الموضوع الثاني: ماهو الترانزستور؟

بسم الله الرحمن الرحيم

الحمد لله والصلامة والسلام على حبيبنا رسول الله

          تحدثنا في الموضوع الأول من السلسلة عن صناعة أول ترانزستور في مختبرات بيل عام 1947 وكان هذا الابتكار هو أهم حدث إلكتروني في القرن العشرين، وكان سببا في صناعة الدوائر المتكاملة والمعالجات الدقيقة التي هي أساسيات الإلكترونيات الحديثة. سمارت إلكترون SmartElectron سوف تتحدث في موضوعها الثاني من هذه السلسلة عن وظيفة الترانزستور Transistor وتطور صناعته.

عدد من الترانزستورات المنفصلة والمختلفة التغليف

      ما هو الترانزستور Transistor؟ هو جهاز (عنصر) من أشباه الموصلات يستخدم لتكبير وتبديل الإشارات الإلكترونية والطاقة الكهربائية. يحتوي الترانزستور على أطراف توصيل لا تقل عن ثلاثة تستخدم للاتصال بالدوائر الخارجية. وتأتي الفائدة الكبرى للترانزستور في قدرته عند تطبيق إشارة صغيرة على زوج من أطرافه التحكم في إشارة كبيرة جدا عند الزوج الآخر من أطرافه، وهذه الخاصية تسمى الكسب gain. ويستطيع الترانزستور التحكم في خرجة بما يتناسب مع إشارة الدخل، أي أنه يمكن أن يعمل كمكبر amplifier.  وبشكل آخر، يمكن القول بأن الترانزستور يمكن استخدامه في توصيل أو قطع التيار في الدائرة الكهربائية كمفتاح كهربائي محكوم، حيث أن حجم التيار يتم تحديده من قبل العناصر الأخرى في الدائرة.

هناك نوعان من الترانزستورات وبينهما اختلافات طفيفة في كيفية استخدامهما في الدائرة. النوع الأول وهو ترانزستور ثنائي القطبية bipolar transistor وتسمى أطرافه القاعدة base، والمجمع collector، والباعث emitter.  والنوع الثاني هو ترانزستور تأثير المجال field-effect transistor وتسمى أطرافه البوابة gate، والمصدر  source، والمصرف drain.     

       اليوم يتم تغليف بعض الترانزستورات بشكل فردي discrete، ولكن هناك عددا كبيرا منها يكون مضمن في الدوائر المتكاملة Integrated Circuits جنبا إلى جنب مع الثنائيات والمقاومات والمكثفات والعناصر الإلكترونية الأخرى وذلك لإنتاج دائرة إلكترونية متكاملة. فعلى سبيل المثال بوابة منطقية logic gate تحتوي على ما يقارب 20 ترانستور، بينما معالج دقيق متقدم advanced microprocessor صنع في عام 2009 يمكن أن يصل ما يحتويه من ترانزستورات إلى ثلاثة بليون ترانزستور(MOSFETs). في عام 2002 تم إنتاج ما يقارب 60 مليون ترانزستور لكل شخص على هذه الأرض (رجل وامرأة وطفل). فهذا يعني أن الترانزستور أصبح أقل تكلفة، وأكثر مرونة وموثوقية، وهذا ما جعله جهاز واسع الانتشار. فدائرة الميكاترونكس الترانزستورية حلت محل الأجهزة الكهروميكانيكية في السيطرة على الأجهزة والآلات. في الغالب يعتبر استخدام حاكم دقيق قياسي standard microcontroller مع برنامج حاسوبي لتنفيذ التحكم في وظيفة ما هو أسهل وأرخص من تصميم نظام تحكم ميكانيكي مكافئ للتحكم في الوظيفة نفسها.

       إذا يمكن القول أن الترانزستور يعتبر هو اللبنة الأساسية للأجهزة الإلكترونية الحديثة، وهو موجود في كل الأنظمة الإلكترونية الحديثة. فبعد صناعته في عام 1947 أعتبر الترانزستور ثورة في مجال الإلكترونيات، ومهد ذلك الطريق لصناعة أجهزة أصغر حجما وأرخص ثمنا في كل من أجهزة الراديو radios، والآلات الحاسبة calculators، والحاسبات computers وذلك من بين الأجهزة الأخرى.

في الختام أتمنى أن أكون قدمت ما يفيد في هذا الموضوع، وبالله التوفيق.

كتبه: م. صالح بن محمد الغامدي