المُصَوِّر كمُكبِّر

تعريف الترانزستور

يُعرّف الترانزستور بأنه جهاز نصف موصل له ثلاثة مخارج (المُصدِر، القاعدة، والمجمع) واثنتان من الوصلات (القاعدة-المُصدِر والقاعدة-المجمع).

الترانزستور هو جهاز نصف موصل يحتوي على ثلاثة مخارج: المُصدِر (E)، القاعدة (B)، والمجمع (C). ويحتوي على وصلتين: القاعدة-المُصدِر (BE) والقاعدة-المجمع (BC). تعمل الترانزستورات في ثلاث مناطق: القطع (كاملًا مغلقًا)، النشطة (مضاعفة)، والتشبع (كاملًا مفتوحًا).

عندما تعمل الترانزستورات في المنطقة النشطة، تعمل كمضخمات، حيث تزيد قوة الإشارة الداخلة دون تغيير كبير. هذا السلوك يعود إلى حركة حاملي الشحنة. فلنعتبر ترانزستور اتصال ثنائي القطبية (BJT) من نوع npn مشحون للعمل في المنطقة النشطة، حيث تكون الوصلة القاعدة-المُصدِر متحيزة للأمام والوصلة القاعدة-المجمع متحيزة للخلف.

في الترانزستور npn، يكون المُصدِر مُشبَع بشدة، القاعدة مُشبَعة بشكل خفيف، والمجمع مُشبَع بشكل معتدل. القاعدة ضيقة، بينما يكون المُصدِر أوسع، والمجمع هو الأعرض.

تؤدي التحيز الأمامي بين مخرجات القاعدة والمُصدِر إلى تدفق تيار قاعد صغير (IB) إلى منطقة القاعدة. عادةً ما يكون هذا التيار في نطاق الميكرو أمبير (μA)، حيث تكون VBE حوالي 0.6 فولت.

يمكن اعتبار هذه العملية بأنها حركة إلكترونات خارج منطقة القاعدة أو حقن الثقوب فيها. الثقوب المحقونة تجذب الإلكترونات من المُصدِر، مما يؤدي إلى إعادة تجميع الثقوب والإلكترونات.

ومع ذلك، بسبب انخفاض مستوى التشبع في القاعدة مقارنة بالمُصدِر، سيكون هناك عدد أكبر من الإلكترونات مقارنة بالثقوب. وبالتالي، حتى بعد تأثير إعادة التجميع، ستظل الكثير من الإلكترونات حرة. هذه الإلكترونات الآن تعبر منطقة القاعدة الضيقة وتتحرك نحو مخرج المجمع تحت تأثير التحيز المطبق بين المجمع والقاعدة.

هذا يشكل لا شيء إلا التيار المجمع IC الذي يتدفق إلى المجمع. من خلال هذا يمكن ملاحظة أن بتغيير التيار المتدفق إلى منطقة القاعدة (IB)، يمكن الحصول على تباين كبير جدًا في التيار المجمع IC. وهذا هو التضخيم الحالي، مما يؤدي إلى استنتاج أن الترانزستور npn يعمل في منطقة نشطته كمضخم للتيار. يمكن التعبير عن الكسب المرتبط بالتيار رياضيًا كـ-

والآن دعنا ننظر في الترانزستور npn مع الإشارة الداخلة المطبقة بين مخرجات القاعدة والمُصدِر، بينما يتم جمع الإخراج عبر مقاومة الحمل RC المتصلة بين المجمع والقاعدة، كما هو موضح في الشكل 2.

والآن دعنا ننظر في الترانزستور npn مع الإشارة الداخلة المطبقة بين مخرجات القاعدة والمُصدِر، بينما يتم جمع الإخراج عبر مقاومة الحمل RC المتصلة بين المجمع والقاعدة، كما هو موضح في الشكل 2.

لاحظ أيضًا أنه يتم دائمًا التأكد من تشغيل الترانزستور في منطقة نشطته باستخدام مصادر الجهد المناسبة V EE و VBC. هنا يمكن ملاحظة أن تغييرًا طفيفًا في الجهد الداخل Vin يتسبب في تغيير كبير في تيار المُصدِر IE بسبب انخفاض مقاومة الدائرة الداخلة (بسبب حالة التحيز الأمامي).

وهذا بدوره يتسبب في تغيير التيار المجمع تقريبًا بنفس النطاق بسبب حقيقة أن مقدار تيار القاعدة صغير للغاية بالنسبة للحالة المعينة. هذا التغيير الكبير في IC يتسبب في هبوط جهد كبير عبر مقاومة الحمل RC وهو ليس إلا الجهد الخارج.

وبالتالي، يتم الحصول على نسخة مضخمة من الجهد الداخل عبر مخارج الجهاز مما يؤدي إلى استنتاج أن الدائرة تعمل كمضخم للجهد. يتم التعبير رياضيًا عن كسب الجهد المرتبط بهذه الظاهرة كـ

على الرغم من أن الشرح المقدم يتعلق بـ BJT من نوع npn، فإن نفس التناظر ينطبق أيضًا على BJT من نوع pnp. بناءً على نفس الأسس، يمكن شرح العمل المضخم لأنواع أخرى من الترانزستورات مثل الترانزستور ذو التأثير الميداني (FET). يجب ملاحظة أن هناك العديد من الاختلافات في دائرة مضخم الترانزستور مثل

المجموعة الأولى: تكوين القاعدة/البوابة المشتركة، تكوين المُصدِر/المصدر المشترك، تكوين المجمع/المصب المشترك

المجموعة الثانية: مضخمات الفئة A، مضخمات الفئة B، مضخمات الفئة C، مضخمات الفئة AB

المجموعة الثالثة: مضخمات مرحلة واحدة، مضخمات عدة مراحل، وهكذا. ومع ذلك، يبقى المبدأ الأساسي للعمل هو نفسه.