منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات
Automatic control , PLC , Electronics , HMI , Machine technology development , Arabic & Islamic topics , Management studies and more
|  |
| | | ترانزستور |  |
| | | كاتب الموضوع | رسالة |
|---|
احمـــــــــد بشـــير
فريق أول
عدد الرسائل : 4007
العمر : 73
العمل/الترفيه : مدير جودة
تاريخ التسجيل : 04/03/2008
 |  موضوع: ترانزستور  الأحد 17 أغسطس 2008 - 12:26 | |
| بسم الله الرحمن الرحيم
أحدثت آلية في حجم حبة البازلاء, ثورة في عالم اللإكترونيات – هذه
الآلة هي الترانزستور Transistor .ولقد اخترعة أولاً في أمريكا
عام 1947 باردين Bardeen وبرانتين Brattain وفي أثناء الخمسينات
, أخذ استعمالة يتزايد ,حتى اصبح الآن في مثل شيوع الصمام
الإلكتروني Electronic Valve .والترانزستور مزايا عديدة على الصمام
: فهو أصغر منه بكثير , ويحتاج من القدرة الكهربائية أقل القليل ,
ويولد حرارة أقل بكثير, وهو ليس هشاً قابلاً للكسر – بيد أنه يؤدي
معظم المهام التي كانت تؤديها الصمامات سابقاً . وهو يستعمل في
أجهزة الراديو , والحاسبات الإلكترونية, ومركبات الفضاء, وفي
الصناعة, والبحوث العلمية
url=https://servimg.com/view/12707926/162] [/url][center]
* أشباه الموصلات ..
يكمن السر وراء الترانزستور , في مجموعة من الجوامد Solids تسمى
" أشباه الموصلات " Semiconductors. فبعض جوامد معينة , وخاصة
الفلزات ( المعادن ), تسمح للكهرباء بالمرور خلالها بسهوله تامة , ويقال أنها
موصلات كهربائية Electrical Conductors جيدة, بما لها من
مقاومة Resistance منخفضة جداً, وبعض الجوامد الأخرى –
العوازل Insulators – موصلات رديئة جداً ، لأن لها مقاومة عالية ،
ولكن فيما بين هذين النقيضين , توجد جوامد لها مقاومة معتدلة, وتوصيل
معتدل , هي أشباه المواصلات , وأكثرها شيوعاً بلورات الجرمانيوم
Germanium , والسليكون وتتكون جميع الجوامد من ذرات
قوية الترابط في نمط هندسي ( جيومترى) متقن , وتتكون الذرة ذاتها من نواة
مركزية , لها شحنة كهربائية موجبة, تحيط بها سحابة من الإلكترونات ,
لكل منها شحنة سالبة . والشحنتان الموجبة والسالبة متوازنتان , مما يجعل
الذرة الكامنة متعادلة كهربائيا . والإلكترونات القصوى , أو إلكترونات
التكافؤ هي التي تجعل جميع الذرات مترابطة معاً : فهي تعمل بمثابة " غراء "
ذري ( الإلكترونات الداخلية لا تعاون في هذا الترابط ).وبالرغم من أن إلكترونات
التكافؤ ترتبط عادة بالذرة ,إلا أنها في بعض الأحيان ( عند تسخينها , مثلاً )
تكتسب قدراً إضافياً من الطاقة ( على هيئة حركة ) , فتهرب من الذرة لتتحول بحرية
في أنحاء البلورة. ومن السهل في الفلزات أن تتحرر إلكترونات التكافؤ ولكن ذلك
صعب في العوازل.ومرة أخرى نجد أن أشباه الموصلات تقع بين النقيضين :
فعند درجة حرارة الغرفة يوجد في شبة الموصل عدد كاف من الإلكترونات الحرة بما
يسمح لتيار كهربائي صغير بالمرور .
* أشباه الموصلات من الطراز( P) والطراز( N)
يمكن زيادة عدد الإلكترونات الحرة في بلورة ما بإضافة ذرات شائبة
Impurity Atoms إليها ويمثل الشكل 1 طبقة ثنائية الأبعاد لذرات في بلورة
من الجرمانيوم التي (تظهر فقط ألكترونات التكافؤ الأربعة ) . ويتكون الترابط بين
كل ذرتين من إلكترونين واحد في كل ذرة. لنفرض أن بعض ذرات شائبة من
الأنتيمون ولكل منها خمسة إلكترونات تكافؤ قد أدخلت في البلورة الشكل
2 : من الواضح أن إلكترونا واحداً من كل ذرة أنتيمون سيترك بلا شريك.
وهذه الإلكترونات غير المتشاركة أسهل انفصالاً عن ذراتها من الإلكترونات التي
تكون الترابطات وما أن تصبح تلك الإلكترونات حرة حتى يمكنها أن تعاون في
توصيل الكهرباءخلال البلورة وإذا أضيفت ذرات شائبة لها ثلاثة إلكترونات تكافؤ
فقط (مثل ذرات الإنديوم Indium ) ينشأ موقف أكثر تعقيداً . فالترابط الواحد يفقد
إلكتروناً واحداً محدثاً " ثقباً " في بنية البلورة . وهذا الثقب يختفي إذا " قفز"إلكترون
آخر من ترابط آخر ليملأه ولكن هذا الإلكترون " القافز " يخلف وراءه بالطبع ثقباً آخر .
وبهذه الكيفية" يرتحل " ثقب من طرف صف من الذرات إلى الطرف الآخر. ومن
الأسهل أن نفكر- ولو أن ذلك يبدو غريباً - في الثقوب على أنها جسيمات – تشبه الإلكترونات
ولكن لها شحنة موجبة – تتحرك حول البلورة كما تتحرك الإلكترونات تماما .والذرات
الشائبة التي لها ثلاثة إلكترونات تكافؤ تسمى " القابلات Acceptors "لأنها تتقبل
إلكترونات من أجزاء أخرى من البلورة( وبذلك تصبح أيونات سالبة الشحنة ) .
وهي تحول البلورة إلى شبه موصل من P ( P-type ) , ويرمز لهذا الطراز
بالحرف P لأنه الحرف الأول من العبارة الإنجليزية Positively Charged Holes
( ثقوب موجبة الشحنة ) . والذرات الشائبة خماسية التكافؤ تسمى " المعطيات
"Donors , حيث أنها تعطى إلكترونات إضافية إلى البلورة ( وتصبح أيونات موجبة الشحنة )
وهي تحول البلورة إلى شبه موصل من الطراز N, وبه إلكترونات زائدة
موجبة الشحنة Negatively Charged والثقوب والإلكترونات الزائدة لا تستقر قط ,
بل تتحرك باستمرار أو تنتشر في أنحاء البلورة . | |
|  | | احمـــــــــد بشـــير
فريق أول
عدد الرسائل : 4007
العمر : 73
العمل/الترفيه : مدير جودة
تاريخ التسجيل : 04/03/2008
| | | | | احمـــــــــد بشـــير
فريق أول
عدد الرسائل : 4007
العمر : 73
العمل/الترفيه : مدير جودة
تاريخ التسجيل : 04/03/2008
| | | | | احمـــــــــد بشـــير
فريق أول
عدد الرسائل : 4007
العمر : 73
العمل/الترفيه : مدير جودة
تاريخ التسجيل : 04/03/2008
| | موضوع: رد: ترانزستور الثلاثاء 9 مارس 2010 - 8:54 | |
| [size=9]TRANSISTOR THEORY You should recall from an earlier discussion that a
forward-biased PN junction is comparable to a low-resistance circuit
element because it passes a high
current for a given voltage. In turn, a reverse-biased PN junction is
comparable to a
high-resistance circuit element. By using the Ohm's law formula for
power (P = I2R)
and assuming current is held constant, you can conclude that the power
developed across a
high resistance is greater than that developed across a low resistance.
Thus, if a crystal
were to contain two PN junctions (one forward-biased and the other
reverse-biased), a
low-power signal could be injected into the forward-biased junction and
produce a
high-power signal at the reverse-biased junction. In this manner, a
power gain would be
obtained across the crystal. This concept, which is merely an extension
of the material
covered in chapter 1, is the basic theory behind how the transistor
amplifies. With this
information fresh in your mind, let's proceed directly to the NPN
transistor. NPN Transistor Operation Just as in the case of the PN junction diode, the N
material comprising the two end
sections of the NP N transistor contains a number of free
electrons, while the
center P section contains an excess number of holes. The action at each
junction between
these sections is the same as that previously described for the diode;
that is, depletion
regions develop and the junction barrier appears. To use the transistor
as an amplifier,
each of these junctions must be modified by some external bias voltage.
For the transistor
to function in this capacity, the first PN junction (emitter-base
junction) is biased in
the forward, or low-resistance, direction. At the same time the second
PN junction
(base-collector junction) is biased in the reverse, or high-resistance,
direction. A
simple way to remember how to properly bias a transistor is to observe
the NPN or PNP
elements that make up the transistor. The letters of these elements
indicate what polarity
voltage to use for correct bias. For instance, notice the NPN transistor
below: 
The emitter, which is the first letter in the NPN
sequence, is connected to the negative
side of the battery while the base, which is the second letter(NPN),
is connected
to the positive side. However, since the second PN junction is
required to be
reverse biased for proper transistor operation, the collector must be
connected to an
opposite polarity voltage(positive) than that indicated by its
letter
designation(NPN). The voltage on the collector must also be more
positive than the
base, as shown below: 
google_protectAndRun("ads_core.google_render_ad", google_handleError, google_render_ad);
We now have a properly biased NPN transistor.
In summary, the base of the NPN transistor must be positive
with respect
to the emitter, and the collector must be more positive than the base.
NPN
FORWARD-BIASED JUNCTION. - An important point to bring out at this
time, which
was not necessarily mentioned during the explanation of the diode, is
the fact that the N
material on one side of the forward-biased junction is more heavily
doped than the P
material. This results in more current being carried across the junction
by the majority
carrier electrons from the N material than the majority carrier holes
from the P material.
Therefore, conduction through the forward-biased junction, as shown in
figure 2-5, is
mainly by majority carrier electrons from the N material
(emitter).
Figure 2-5. - The forward-biased junction in an NPN
transistor.
With the emitter-to-base junction in the figure biased in
the forward direction,
electrons leave the negative terminal of the battery and enter the N
material (emitter).
Since electrons are majority current carriers in the N material, they
pass easily through
the emitter, cross over the junction, and combine with holes in the P
material (base). For
each electron that fills a hole in the P material, another electron will
leave the P
material (creating a new hole) and enter the positive terminal of the
battery.
NPN
REVERSE-BIASED JUNCTION. - The second PN junction
(base-to-collector), or
reverse-biased junction as it is called (fig. 2-6), blocks the majority
current carriers
from crossing the junction. However, there is a very small current,
mentioned earlier,
that does pass through this junction. This current is called minority
current, or reverse
current. As you recall, this current was produced by the
electron-hole pairs. The
minority carriers for the reverse-biased PN junction are the electrons
in the P
material and the holes in the N material. These minority carriers
actually conduct
the current for the reverse-biased junction when electrons from the P
material enter the N
material, and the holes from the N material enter the P material.
However, the minority
current electrons (as you will see later) play the most important part
in the operation of
the NPN transistor.
Figure 2-6. - The reverse-biased junction in an NPN
transistor.
At this point you may wonder why the second PN junction
(base-to-collector) is not
forward biased like the first PN junction (emitter-to-base). If both
junctions were
forward biased, the electrons would have a tendency to flow from each
end section of the N
P N transistor (emitter and collector) to the center P section (base).
In essence, we
would have two junction diodes possessing a common base, thus
eliminating any
amplification and defeating the purpose of the transistor. A word of
caution is in order
at this time. If you should mistakenly bias the second PN junction
in the forward
direction, the excessive current could develop enough heat to destroy
the junctions,
making the transistor useless. Therefore, be sure your bias voltage
polarities are correct
before making any electrical connections.
NPN JUNCTION
INTERACTION. - We are now ready to see what happens when we place
the
two junctions of the NPN transistor in operation at the same time. For a
better
understanding of just how the two junctions work together, refer to
figure 2-7 during the
discussion.
Figure 2-7. - NPN transistor operation.
The bias batteries in this figure have been labeled VCC
for the collector
voltage supply, and VBB for the base voltage supply. Also
notice the base
supply battery is quite small, as indicated by the number of cells in
the battery, usually
1 volt or less. However, the collector supply is generally much higher
than the base
supply, normally around 6 volts. As you will see later, this difference
in supply voltages
is necessary to have current flow from the emitter to the collector.
As stated earlier, the
current flow in the external circuit is always due to the
movement of free electrons. Therefore, electrons flow from the negative
terminals of the
supply batteries to the N-type emitter. This combined movement of
electrons is known as emitter
current (IE). Since electrons are the majority carriers
in the N material,
they will move through the N material emitter to the emitter-base
junction. With this
junction forward biased, electrons continue on into the base region.
Once the electrons
are in the base, which is a P-type material, they become minority
carriers. Some of
the electrons that move into the base recombine with available holes.
For each electron
that recombines, another electron moves out through the base lead as base
current IB
(creating a new hole for eventual combination) and returns to the base
supply battery V
BB.
The electrons that recombine are lost as far as the collector is
concerned.
Therefore, to make the transistor more efficient, the base region is
made very thin and
lightly doped. This reduces the opportunity for an electron to recombine
with a hole and
be lost. Thus, most of the electrons that move into the base region come
under the
influence of the large collector reverse bias. This bias acts as forward
bias for the
minority carriers (electrons) in the base and, as such, accelerates them
through the
base-collector junction and on into the collector region. Since the
collector is made of
an N-type material, the electrons that reach the collector again
become majority
current carriers. Once in the collector, the electrons move easily
through the N
material and return to the positive terminal of the collector supply
battery VCC
as collector current (IC).
To further improve on the efficiency of the transistor,
the collector is made
physically larger than the base for two reasons: (1) to increase the
chance of collecting
carriers that diffuse to the side as well as directly across the base
region, and (2) to
enable the collector to handle more heat without damage.
In summary, total current flow in the NPN transistor is
through the emitter lead.
Therefore, in terms of percentage, IE is 100 percent. On the
other hand, since
the base is very thin and lightly doped, a smaller percentage of the
total current
(emitter current) will flow in the base circuit than in the collector
circuit. Usually no
more than 2 to 5 percent of the total current is base current (IB)
while the
remaining 95 to 98 percent is collector current (IC). A very
basic relationship
exists between these two currents:
IE = IB + IC
In simple terms this
means that the emitter current is separated into base and
collector current. Since the amount of current leaving the emitter is
solely a function of
the emitter-base bias, and because the collector receives most of this
current, a small
change in emitter-base bias will have a far greater effect on the
magnitude of collector
current than it will have on base current. In conclusion, the relatively
small
emitter-base bias controls the relatively large emitter-to-collector
current.
Q.6 To properly bias an NPN transistor, what polarity
voltage is applied to the
collector, and what is its relationship to the base voltage? 
Q.7 Why is conduction through the forward-biased junction of an NPN
transistor primarily
in one direction, namely from the emitter to base?
Q.8 In the NPN transistor, what section is made very thin compared with
the other two
sections?
Q.9 What percentage of current in an NPN transistor reaches the
collector? [/size] | |
| | | | احمـــــــــد بشـــير
فريق أول
عدد الرسائل : 4007
العمر : 73
العمل/الترفيه : مدير جودة
تاريخ التسجيل : 04/03/2008
| | موضوع: رد: ترانزستور الثلاثاء 9 مارس 2010 - 9:41 | |
| ودة اسم الموقع اللي بيشرح كل حاجة كما هو موضح بالأعلي
http://www.tpub.com/neets/book7/25b.htm | |
| | | | | | ترانزستور | |
|
| | صلاحيات هذا المنتدى: | لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
| |
| |
| |
|
