ما هو الترانزيستور؟ وما هي أنواعه؟

ما هو الترانزستور؟

الترانزستور هو جهاز شبه موصل يشكّل المكون الأساسي في رقائق الإلكترونيات الحديثة مثل الحاسوب وأجهزة الهواتف الخلوية وغيرها، ويستخدم للتحكم بقيم مرتفعة من التيار أو الجهد الكهربائي باستخدام قيم صغيرة منها، ويتم استخدامه في مجموعة متنوعة من التطبيقات والتي تشمل التضخيم، والتبديل، وثبيت الجهد وغيرها، ويمكن استخدام الترانزستور بشكل منفرد، أو كجزء من شريحة دائرة متكاملة تحتوي على آلاف الترانزستورات الموضوعة في منطقة صغيرة جداً.^[١]

تاريخ تطور الترانزستور

يعود استخدام الترانزستور إلى خمسينيات القرن الماضي حيث استُخدم تجارياً في مجال الأجهزة المساعدة على السمع، وأجهزة الراديو، ونظراً لصغر حجمه وانخفاض استهلاكه للطاقة، فقد حلّت الترانزستورات مكان الصمامات أو الأنابيب المفرغة، ثم استُخدمت لتضخيم الإشارات الكهربائية الضعيفة، وإنتاج أصوات مسموعة.^[٢]

استمر انتشار الترانزيستورات خاصة بعد تطوير الهياكل المخصّصة للتعامل مع الترددات العالية ومستويات الطاقة المرتفعة الناتجة عنها، فاستُخدمت عوضاً عن الأنابيب المفرغة في دوائر المذبذبات المستخدمة لتوليد إشارات الراديو، ومن الجدير بالذكر هنا أن الترانزستورات تُستخدم أيضاً في التطبيقات منخفضة التردد وعالية الطاقة، مثل عاكسات إمداد الطاقة التي تحوّل التيار المتردد (AC) إلى تيار مباشر (DC).^[٢]

أنواع الترانزستور

هناك العديد من أنواع الترانزستورات، ومنها: ^[٣][٤]

ترانزستور ثنائي القطب (BJT)

يتكوّن هذا النوع من الترانزيستورات (بالإنجليزية: Bipolar Junction Transistor) من 3 أطراف رئيسية وهي: القاعدة، والباعث، والمجمع، وللتحكّم في تدفّق تيار ذو قيمة عالية بين المجمع والطرف الباعث يمكنك استخدام تيار صغير جداً بين القاعدة والباعث، ولهذا النوع من الترانزستورات نوعان مختلفان هما:

• موجب - سالب - موجب (P-N-P): هو المستخدم للتحكّم في تدفّق التيار، ويتم إدخال مادة واحدة من النوع سالب أو وضعها بين مادتين من النوع موجب.
• سالب - موجب - سالب (N-P-N): يتم فيه إدخال مادة واحدة من النوع موجب أو وضعها بين مادتين من النوع سالب، وهو النوع المستخدم في تضخيم الإشارات الضعيفة وتحويلها إلى إشارات قوية.

ترانزستور تأثير المجال (FET)

وهو الترانزستور المُستخدم (بالإنجليزية: Field Effect Transistor) في المكبرات منخفضة الضوضاء، ومكبرات العزل، ويتكون من 3 أطراف رئيسية وهي: البوابة، والمصدر، والمخرج، ومن الجدير بالذكر بأنه يمكن للجهد عند البوابة التحكم في التيار بين المصدر والمخرج.

• الترانزستور ذو الشبكة المعزولة الموسفيت (MOSFET).
• الترانزستور الحقلي الوصلي (JFET).

استخدامات الترانزستور

يمكن استخدام الترانزستورات في مجالات مختلفة، ومنها:^[٥]

التضخيم

كما ذُكر سابقاً يمكن للترانزستور التحكم بتيار ذي قيمة عالية باستخدام تيار صغير جداً، مما يساعد على استخدامه في تعزيز قوة الصوت، والراديو، والتلفزيون، وغيرها من الإشارات.

مفتاح

يمكن استخدام الترانزستورات كمفتاح لتشغيل وإيقاف الإشارات عند سرعات عالية، ولذا فهو يشكّل الأساس لأجهزة الحاسوب الحديثة، والتي تقوم بمليارات العمليات في الثانية الواحدة.

حسّاس أو مستشعر

تتحكم أجهزة الترانزستورات الضوئية في الإشارات الكهربائية عن طريق استشعار الضوء، ومن الجدير بالذكر بأن أنظمة الاتصالات تستخدم هذا التوع للتعامل مع البيانات المرسلة باستخدام شعاع الليزر.

شاشات العرض

تعتبر الأجهزة العضوية الباعثة للضوء (OLEDs) هي عبارة عن ترانزستورات تبعث الضوء يمكن استخدامها لعمل شاشات العرض المسطّحة كما هو الحال مع شاشات الكريستال السائل (LCD).