ملتقى الفيزيائيين العرب - الترانزستور والدايود والمقاومات

اول ترانزيستور في التاريخ

هذه صوره تعرض اول ترانزيستور في التاريخ .. من اختراع كل من جون باردن و ولتر براتن .. في مختبرات بل سنة 1947

http://img131.imageshack.us/img131/9...nsistoran7.gif

ومن المفارقات .. ان رئيس المختبرات في ذلك الوقت وليم شوكلى , حاول ان يلغى هذا المشرع لعدم جدواه العلمية ..
وقد حازوا بسبب هذا الاختراع العظيم على جائزة نوبل مناصفة .. رغم حصول جون باردن على الجائزة مره اخرى بسبب بحوثة في اشباه الموصلات ..

قصة اختراع الترانزستور

قبل وجود الترانزستور كانت هناك صمامات الراديو, التي اخترعها السير امبوروز فلمنغ الذي ساعد ماركوني في تجاربه المبكرة.

وقد انتج صمامه الأول في العام 1904 , عندما اكتشف انه إذا كان بحوزته أنبوب مفرغ بقطبين أحدهما ساخن والآخر بارد فانه بالإمكان الكشف عن موجات لاسلكية. وفي العام 1906 في فيينا أضاف روبرت فون ليبن المنكب على مسألة الإشارات الهاتفية, قطبا ثالثا ووجد أن ذلك سيجعل من الإشارات الضعيفة أقوى وأعلى بكثير.

وقد قدر للأمريكي لي دو فورست تحسين ذلك.
ومن ناحية أخرى, فان الترانزستور يعمل كل ما تعمله صمامات الراديو, لكنه اكثر موثوقية وامتن واصغر ولا يحتاج إلا لجزء مما تتطلبه الصمامات من كهرباء . وقد أظهرت أولى الترانزستورات للمرة الأولى من قبل ويليام شوكلي, وجون باردين وولتر براتين في مختبرات شركة بل تلفون في الولايات المتحدة الأمريكية في العام 1948

http://img131.imageshack.us/img131/7...nsistorcm8.jpg

وقد اكتشف هؤلاء الباحثين أن مواد مثل السليكون والجرمانيوم لا توصل الكهرباء ولا تعمل كمقاومات لها.
وبالحقيقة, أنها (نصف نواقل) . فالسلكون هو عنصر شائع الوجود في العالم , حيث يوجد في مواد مثل الرمل والصوان والكوارتز.

وقد اكتشف شوكلي انه بإضافة مقادير ضئيلة من مادة أخرى إلى السليكون يستطيع أن يظهر الكيفية التي يرد بها السليكون على مرور الكهرباء عبره.
وقد قاد هذا الاكتشاف إلى تطور كل الدارات الكهربائية الدقيقة الحديثة.

http://img131.imageshack.us/img131/4237/image003to3.jpg

كيفية عمله

الترانزستور الوصلي ثنائي القطب، أو الترانزستور ثنائي القطب، الذي يتكون من طبقة رقيقة جدًا من نوع من أشباه الموصلات، محشوة بين طبقتين سميكتين من النوع المقابل. فإذا كانت الطبقة الوسطى، على سبيل المثال، من النوع س، تكون الطبقتان الخارجيتان من النوع م. وتسمى المنطقة الوسطى القاعدة، والمنطقتان الخارجيتان الباعث والمجمِّع.

وللترانزستور ثنائي القطب وصلتا م س وثلاثة أطراف. ويربط طرفان من هذه الأطراف، في العادة، الباعث والمجمِّع إلى دائرة خارجية، بينما يصل الطرف الثالث القاعدة بدائرة داخلية. ولك الدائرة الخارجية، ولكن رفع الفولتية المطبقة على القاعدة قليلاً يؤدي إلى دخول عدد كبير من الإلكترونات إلى القاعدة عبر الوصلة المنحازة أماميًا، ويتفاوت هذا العدد حسب قوة الفولتية. ولأن منطقة القاعدة رقيقة جدًا، يستطيع مصدر الفولتية في الدائرة الخارجية جذب الإلكترونات عبر الوصلة المنحازة عكسيًا. ونتيجة لذلك يسري تيار قوي عبر الترانزستور، وعبر الدائرة الخارجية. وبهذه الطريقة يمكن التحكم في سريان تيار قوي عبر الدائرة الخارجية، بتزويد القاعدة بإشارة صغيرة.

http://img216.imageshack.us/img216/7438/350pxyr5.png

يمكن استخدام الترانزستور كمفتاح أو كمكبر للجهد أو التيار أو كلاهم

انواع الترانزيستور

والترانزيستور نوعان BJT و FET.

أحدث اختراعها ثورة كبيرة في صناعة الحاسوب أدت إلى تقليل حجمه بدرجة كبيرة جدا وزيادة سرعته مقارنة بالجيل الأول من الحواسيب الذى كان يستخدم الصمامات أو الأنابيب المفرغة كعناصر للبناء و المكثفات و المقاومات. حيث وصل وزن الجيل الأول من الحواسيب إلى ما يزيد عن 30 طن في حين أن الجيل الثاني منه والذي استخدام الترانزستور فيه كعناصر بناء وصل حجمه إلى أقل مننصف كمبيوتر الجيل الأول بالإضافة إلى انخفاض درجة الحرارة الصادرة عنه مقارنة بنظيره من الجيل الأول.

يصنع الترانزستور من أشباه الموصلات مثل الجاليوم والجرمانيوم والكوارتز. ويتكون الترانزسستور من قاعدة (Base) ويرمز لها بالرمز B ومشع (Emitter) ويرمز له بالرمز E والمجمع (Collector) ويرمز له بالرمز C ، والترانزستورات العادية يوجد منها نوعان هما: npnوpnpوالفرق بينهم الاول يكون خرجة عن الالكترونيات والاخر خرجة عن طريق الاماكن الفارغة

http://img216.imageshack.us/img216/6...pnswitcqv1.jpg

طريقة فحص الترانزستورات

للترانزستور ثلاثة أطراف كما هو معلوم يرمز لها ب C،B،E كما في هو مبين في الأعلى، والترانزستور ال npn أو ال pnp هو عبارة عن ثنائيين معاً وعند الفحص يجب إجراء ستة فحوص للتأكد من سلامة الترانزستور؛ أولها وثانيها: نضع مؤشر ساعة الفحص على الأوم ميتر ثم نضع سلك الساعة الموجب على الطرف الموجب لأحد الثنائيين (Base)والسلك السالب للساعة مع أحد طرفي الثنائيين (C) ويجب أن يعطينا مقاومة صغيرة، وهذا يسمى الفحص الأمامي، والفحص الخلفي يكون بنفس الطريقة على نفس طرفي الترانزستور ولكن بقلب أسلاك الساعة الموجب على السالب للترانزستور والسالب على الموجب فيعطينا مقاومة كبيرة.

ثالثها ورابعها: فحص الطرف (B) مع الطرف الآخر (E) بنفس الآلية السابقة فحصاً أمامياً وآخر خلفياً وبنفس المحترزات السابقة.

خامسها وسادسها: فحص طرفي الترانزستور من طرفيه (C) و (E) فحصاً أماميا ثم قلب أسلاك الساعة على نفس الطرفين ليصبح فحصاً خلفياً وليعطينا مقاومة كبيرة جداً في كلا الفحصين.

الخصائص الفيزيائية

الترانزستور عبارة عن PNP OR NPN و رمز الـ P أو الـ N هو يدل على نوع التطعيم للمادة شبه الموصلة. لنفرض أن ال PGTالذي سوف نحلل عملية عمله هو أن PN. نتيجة أن الباعث به شحنات زائده سالبة (الكترونات ) و القاعدة تحوى القليل منها ينشا تيار يسمي diffusiom current و هذا التيار يكون اتجاه من القاعدة للباعث لانه عكس حركة الالكترونات التى هي من السالب للموجب. و كذا ينشا تيار من نفس النوع و لكن بسبب وجود اغلبية موجبة في القاعدة عن التي في الباعث و من ثم ينشأ تيار من القاعدة للباعث (اتجاه الشحنات الموجبة هو اتجاه التيار). اذن التيار الكلى هو مجموع التياريين سالفي الذكر. حسنا الآن نعود إلى التيار الناشئ من الأغلبية السالبة في المشع إلى اين تذهب تلك الالكترونات؟
الاجابة انها تواصل طريقها نحو القاعدة و المجمع. و نظرا لوجود بعض الفجوات الموجبة انها سوف يحدث لقليل من الالكترونات الحرة اتحاد مع الفجوات electron hole recombination و قلنا لقليل من الالكترونات و ليس كلها لأن التطعيم الذى تم عمله للقاعدة ليس كثيف not heavily dopent, و الذي لا يتحد يصل إلى المجمع ثم إلى الدائرة الخارجية. و هنا يجب أن نذكر أن التطعيم للباعث يجب أن يكون كثيف أما للقاعدة يكون التطعيم اقل من الباعث. و المجمع ليس بالضروة أن يكون مطعم.

http://img216.imageshack.us/img216/8...istors2oc4.gif

http://img80.imageshack.us/img80/4240/65329478fl3.jpg

شرح كيفية معرفة نوع الترنسيستور PNP او NPN
اولا معنى PNP اي موجب سالب موجب اما NPN فسالب موجب سالب

http://img162.imageshack.us/img162/9532/98231214ro7.jpg

كيفية معرفة الترنسيستور PNP او NPN باستعمال OV-METER اوDIGITAL METER

http://img86.imageshack.us/img86/7816/multimetreso0.jpg

http://img150.imageshack.us/img150/1771/forward2ve7.gif

http://img150.imageshack.us/img150/9567/leftyx4.jpg

http://img150.imageshack.us/img150/7630/rightfe1.jpg

كيف نعرف ان الترنسيستور يعمل ام لا

بعد ان عرفنا مكونات الترنسيستور وانواعه لم يبقى الى ان نعرف كيف الحالة التي عليها صالح للاستعمال ام لا وهي طريقة سهلة بما ان الترنسيستور يتكون من 2diodesمتصلين اما من ناحية السلب او الايجاب وهذه صورة تظهرذلك

http://img223.imageshack.us/img223/2...1111111by0.jpg

http://img148.imageshack.us/img148/8199/1001zh4.jpg

الديود diode

http://img69.imageshack.us/img69/797...07diodeew8.jpg

هو أحد العناصر التي تستخدم في الإلكترونيات.
diode عبارة عن مادة شبة موصلة ويطلق عليها أشباه موصلات ، لها عدد قليل من الإلكترونات حرة الحركة في درجات الحرارةالعادية ، وهذه المادة يتم وضع بعض المواد بها حتى نحصل على قطب سالب وقطب موجب.

http://img229.imageshack.us/img229/5629/diodehh8.gif

كيف نعرف الطرف الموجب من السالب

http://img69.imageshack.us/img69/3215/diodevz9.jpg

سوف نلاحظ أن في قطب الموجب تكون هناك فجوات في قطب السالب الإلكترونات
عند وضع القطبين مع بعضهما ينتج لدينا مجال كهربائي ينتقل الالكترون من القطب السالب إلى الموجب ، مع ملاحظة أن قوة تعاكس اتجاه المجال الكهربائي بالنسبة للإلكترون ( شحنة السالبة) ولها سوف تتكون ما يطلق عليه depletion region

http://img229.imageshack.us/img229/7153/diode1un0.gif

الانحياز الامامي
عند مرور التيار في diode نلاحظ أن المجال الكهربائي يقل حيث ان المجال الكهربائي للمصدر التيار يكون عكس اتجاه المجال الموجود بين القطبين لذلك يمكن للتيار أن يمر ، حيث يكون مصدر التيار القطب السالب متصل مع قطب السالب diode والقطب الموجب للتيار متصل مع قطب الموجب diode

http://img101.imageshack.us/img101/337/diode3cw1ix8.jpg

أما في الانحياز العكسي

سوف يكون المجال الكهربائي كبير وذلك بسبب أن اتجاه المجال الكهربائي للمصدر نفس اتجاه المجال بين القطبين ، لذلك لن يمر التيار الكهربائي .

انواع الديود types of diodes

من اشهر انواع الديود المستعمل

ثنائي الجرمانيوم Ge Diode:
هو ذلك الثنائى المصنوع من الجرمانيوم ومحقون بشوائب تكون بلورة موجبة مع شوائب اخرى تكون بلورة سالبة ، بحيث تكون البلورتان الموجبة والسالبة متجاورتين .

ثنائي السيليكون Se Diode:
هو ذلك الثنائي المصنوع من السيليكون ومحقون بشوائب تكون بلورة موجبة مع شوائب اخرى تكون بلورة سالبة ، بحيث تكون البلورتان الموجبة ولسالبة متجاورتين .

ثنائي الأنبعاث الضوئي ال L.E.D
يشع الضوء عندما يثار باشارة كهربية.
ويوصل ثنائى الأ نبعاث الضوئى كما في الشكل في الاتجاه الأمامي وتعتمد نظرية عمل هذا الثنائي على أن الطاقة الكهربية المعطاة له بالتوصيل الأمامي تعمل على تحريك حاملات الشحنة مما يؤدي الى تولد فوتونات حرة تنبعث في كل الاتجاهات مسببة اشعاع الضوء .
وتوصل دائما مقاومة قيمتها مابين 680أوم إلى 1 كيلو أوم لتحمي الثنائي البعث للضوء LED

http://img261.imageshack.us/img261/1126/ledqc2.gif

الثنائي زينر ديود diode zener

http://img261.imageshack.us/img261/1...aledzenpl1.jpg

يتشابه الثنائي زينر مع الثنائي العادي و لكن يختلف ببعض خصائصه حيث يتم إضافة شوائب إلى الثنائي شبه الموصل لنحصل على الثنائي زينر و الذي يتميز بخاصية التوصيل في حالة الانحياز العكسي تحت ثبات الفولطية
يستخدم زينر دايود في دوائر تنظيم الفولطية, و يظهر الشكل التالي رمز الثنائي زينر
هناك زينرات ملونه .. كل لون يدل على قيمة جهد الزينر
اما ما يهمنا في هذا الموضوع هو الديود المستعمل في تحويل التيار المتردد (AC)الى تيار مستمر (DC)

http://img261.imageshack.us/img261/4813/diode0ig9.jpg

مهمة الديود

يتم تشبيه عمل الدايود كحنفية ماء تسمح بالمرور في جهة واحده فقط .. ولهذا تم استغلال هذه الخاصية المتميزة لإنشاء الكثير من التطبيقات المفيدة ..
احد اشهر هذه التطبيقات .. هي تحويل التيار المتردد (AC) والتي تتغير قطبيتة باستمرار إلى تيار مستمر (DC) أحادي القطبية ..
كل مصادر الطاقة في المنازل تعطي تيار متردد بينما البطاريات تزودنا بالتيار المستمر ..
وعملية التحويل التي تتم لاستبدال التيار المتذبذب إلى تيار مستمر .. تسمي( تقويم او redressement)
الصورة التالية توضح الإشارة الداخلة والخارجة من الدايود .. وهذه الطريقة في التقويم تسمى تقويم نصف موجه لانها تقوم بإخراج نصف الموجه الاصليه .. وإلغاء " Block " للنصف الأخر ..

http://img262.imageshack.us/img262/3001/00000000px6.jpg

أما الطريقة الثانية والأكثر كفاءة والتي تستفيد من كامل الإشارة المتردد الداخلة هي دائرة تقويم موجه كاملة والصورة توضح الطريقة " أربع موحدات " للحصول على النتيجة المطلوبة ..

http://img338.imageshack.us/img338/4...1111111ud8.jpg

وهذه صورة تمثل كيف يمر التيار في الديود

http://img338.imageshack.us/img338/2227/brectin3.gif

طريقة فحص الديود
طرق فحص الديود سهلة جدا وهذا شرح مفصل لذلك
قبل كل شئ كالعادة تعديل الاوفيمتر او الدجيتال ميتر

http://img155.imageshack.us/img155/1...timetregg7.jpg

اما معرفة حالة الديود

http://img338.imageshack.us/img338/1534/41kv0.jpg

المقاومات الثابتة

هذه بعض انواع المقاومات الثابتة

http://img525.imageshack.us/img525/9100/11lh5.jpg

Ohms الاوم هي وحدة قياس المقاومات لكن لمعرفة قياس المقاومات لا بد اولا من تعلم قراءة كود الالوان الذي سنعرف من خلاله القيمة للمقاومات CODE COULEUR

http://img255.imageshack.us/img255/1610/00az1.jpg

http://img255.imageshack.us/img255/1...ouleurspt5.gif

http://img255.imageshack.us/img255/6434/restgp5.jpg

منقول