مدرسة جواكاديمي

هنا يمكنك تصفح مدرسة جو اكاديمي، المنهاج، اسئلة، شروحات، والكثير أيضاً

أشباه الموصلات

الفيزياء - الصف التوجيهي علمي

 الموادّ الموصِلة والعازلة وشبه الموصِلة
Conductors, Insulators and Semiconductors

 

  تعدّ أشباه الموصلات مواد صلبة بلورية وذات

   خصائص فريدة في طريقة توصيلها للتيار الكهربائي،

  فهي بين المواد جيدة التوصيل  مثل النحاس والمواد

  العازلة مثل المطاط؛ لذلك سميت شبه الموصل،

 كما يمكن التحكم في كيفية وقدرتها على  التوصيل

  الكهربائي  عن طريق إضافة شوائب معينة إليها.

 وتستخدم  أشباه  الموصلات في صناعة  المقوم 

البلوري( صمام  ثنائي) والترانزستورات التي تعد

 أساس مكونات الأجهزة الإلكترونية كالراديو 

 والتلفاز والهواتف, والألعاب الإلكترونية  ووحدات 

 المعالجة  المركزية في الحاسوب وغيرها  من

 الأجهزة الإلكترونية.  وتتميز  هذه المكونات  بصغر

 حجمها وخفة وزنها.

 

 

Arduino | RS

   دوائر ic

 عمل الثنائي البلوري

 ic

 

تصنف الموادّ من حيث قابليتها لتوصيل الكهرباء إلى

  الأنواع الآتية:

1. موادّ عازلة Insulators :

 عدد إلكترونات التكافؤ لها أكثر من أربعة، وترتبط هذه

 الإلكترونات بذرات المادّة بقوى كهربائية كبيرة، كما في

 الشكل المجاور،لذلك لديها عدد  قليل من الإلكترونات

 الحرّة،مثل المطاط والمايكا والزجاج.

مواد عازلة

 

2. موادّ موصِلة Conductors :

 

 عدد إلكترونات التكافؤ لها أقلّ من ثلاثة، لكن 

قوى ارتباط هذه الإلكترونات  بالذرات ضعيفة،

 ولديها الكثير من الإلكترونات حرّة  الحركة، كما

 هو موضح  في المشهد المتحرك المقابل،ما

 يجعلها  موصِلات جيدة للتيار الكهربائي، وتوجد

  في العادة على شكل عناصر منفردة،

مواد موصلةDrude Model of Free Electron Conduction in a Metal on Make a GIF

 

 

3. موادّ شبه موصِلة Semiconductors :

 تقع بين الموادّ الموصِلة للكهرباء والموادّ

 العازلة من حيث قدرتها على توصيل التيار

 الكهربائي. ومن الأمثلة  عليها الجرمانيوم

والسليكون،ولكلّ ذرّة منها أربعة إلكترونات

تكافؤ.فمثلاً، ترتبط كل ذرة من ذرات

 السليكون بأربع ذرّات مجاورة لها بروابط

تساهمية. 

وتشكّل بذلك بلّورة السليكون،كما في

الشكل المقابل، وعند درجة حرارة

 الصفر المطلق( 0K )تكون جميع 

 إلكترونات التكافؤ للسليكون النقي

 مقيدة نتيجة للروابط التساهمية، ولا

 يوجد إلكترونات حرّة على نحو ما يبيّن

 الشكل المقابل. 

 أمّا عند درجة حرارة الغرفة ( 20Co ) مثلاً،

 تمتصّ بعض الإلكترونات طاقة حرارية

 تؤدي إلى كسر الروابط التساهمية، وتحرير

 إلكترونات تُسمّى إلكترونات التوصيل

 Conduction electrons .

عندما يغادر الإلكترون الرابطة التساهمية

 يصبح  إلكترونًا حرًّا، ويترك خلفه فراغًا

 يُطلق عليه اسمَ  فجوة Hole ، أتأمّل

 المشهد المتحرك المقابل.

تبدو الفجوة وكأنّها شحنة موجبة نتيجة

 للنقص في الشحنة السالبة الكليّة على

 الذرة عند ترك الإلكترون موقعَه. وبذلك

 يكون عدد الفجوات يساوي عدد إلكترونات

 التوصيل في بلورة السليكون النقيّة، وهو

ما يُسمّى بزوج إلكترون-فجوة.Electron-

 Hole pair

        مواد شبه موصلة

 

 

 

 

مواد شبه  موصلة

 

 

 

 

   مواد شبه موصلة 

 الشكل: امتصاص الإلكترون

للطاقة يؤدي إلى كسر الرابطة 

التساهمية وتحرير   إلكترونات.

 

 

 

الكترون - فجوة

 

 

تسهم الفجوات في التوصيل الكهربائي مثل

إلكترونات التوصيل، فحين تتكوّن فجوة نتيجة

لإفلات إلكترون عند كسر رابطة تساهمية

يصبح من السهل لإلكترون ذرة مجاورة الانتقال

إلى تلك الفجوة تاركًا خلفه فجوةً جديدةً، ينتقل

إليها إلكترون من ذرة أخرى مجاورة وهكذا دواليك.

فيبدو وكأنّ الفجوات عبارة عن شحنات موجبة

تتحرك بعكس اتجاه حركة الإلكترونات. وعليه،

 يمكن افتراض أنّ الفجوات عبارة عن تيار كهربائي

يسري بعكس اتجاه حركة الإلكترونات على نحو ما

 يوضّح  المشهد المتحرك المجاور.

 إلكترون - فجوةRadartutorial

 زوج إلكترون - فجوة

 

أشباه الموصلات من النوع n والنوع p
n-type and p-type Semiconductors

  يمكن زيادة الموصلية الكهربائية لأشباه الموصلات

 عن  طريق عملية الإشابة Doping وهي عملية إضافة

 بعض الموادّ( شوائبImpurities ) إلى بلورة السيلكون.

 ويمكن  عن طريق هذه  العملية الحصول على نوعين

 من البلورات للسيلكون، وهما:

   1- بلورة نوع ( n):

   يُضاف إلي  بلورة السيليكون  النقي ذرات تملك

   خمسة إلكترونات تكافؤ في غلافها الأخير( مثل،

الأنتيمون أو الفسفور أو الزرنيخ). وفي هذه الحالة

 تحلّ ذرّة أنتيمون ( Sb ) محلّ ذرّة سليكون مركزية،

 وتكوّن أربع روابط تساهمية مع أربع ذرات سليكون

مجاورة لها، ويبقى إلكترون التكافؤ الخامس  من

 الذرة الشائبة حرًّا على نحو ما يظهر في الشكل 

 المقابل .ونتيجة لذلك يزداد  عدد إلكترونات التوصيل

 في بلورة السليكون النقيّ، ويصبح أكثر من عدد

 الفجوات.وتُسمّى البلّورة في  هذه الحالة بالبلّورة

  السالبة أو بلّورة من النوع( n )  

    2- بلورة نوع (p ):

   يتم الحصول  على  هذا النوع عن إضافة

   عنصر ثلاثي التكافؤ(يمتلك ثلاثة إلكترونات

  تكافؤ في غلافه الأخير) كالغاليوم أو البورون.

  وفي هذه الحالة تحلّ ذرة البورون محل ذرة

  سليكون مركزية؛ فترتبط بأربع ذرات سليكون

  مجاورة لها، وتشارك إلكتروناتها الثلاثة لتكوين

 ثلاث روابط تساهمية مع ثلاث ذرات سليكون،

 أمّا الرابطة الرابعة فينقصها إلكترون واحد،

 فتتشكّل فجوة على نحو ما يوضّح الشكل المقابل.

 ما يعني أنّ كلّ ذرة بورون تضاف إلى بلّورة السليكون

تُنتج فجوة جديدة؛ فيزداد بذلك عدد الفجوات في بلّورة

السليكون، ويصبح عددها أكبر من عدد إلكترونات

 التوصيل. وتُسمّى البلّورة في هذه الحالة بالبلورة

  الموجبة،أو بلّورة من النوع ( p ).

  تسمى الإلكترونات  والفجوات بناقلات التيار.

 في  البلورة  نوع ( n )، تسمى الإلكترونات بالناقلات

 الأغلبية والفجوات بالناقلات الأقلية، لأن عدد

 الإلكترونات أكبر من عدد الفجوات.

 في  البلورة  نوع ( P )، تسمى الفجوات بالناقلات

 الأغلبية والإلكترونات بالناقلات الأقلية، لأن عدد

 الفجوات أكبر من عدد الإلكترونات.

 ملاحظة: الشحنة الكليّة للبلورة السالبة أو البلورة

 الموجبة تساوي صفرًا؛لأن عدد  الشحنات السالبة

 فيها يساوي عدد الشحنات الموجبة. 

 

 

 

 

 

بلورة نوع n

 شبه موصل موع n

 

 

 

 

 

 

 

 بلورة نوع p

يلورة شبه موصلة موع p

   أتحقّق: أوضّح المقصود بناقلات التيار الأغلبيّة،

  وناقلات التيار الأقليّة في البلّورة الموجبة  (p )

  والبلورة السالبة (n).

    الجواب:في البلورة الموجبة يكون عدد الفجوات هو

 الأكبر لذلك تسمى ناقلات التيار الأغلبية والإلكترونات

 ناقلات التيار الأقلية، أما في البلورة السالبة فيكون

 عدد الإلكترونات هو الأكبر فتكون ناقلات التيار الأغلبية

 وتكون الفجوات ناقلات التيار الأقلية.

 الثنائي البلّوري Diode: 

  -التركيب ناتج من تلامس( اتصال) البلورتين 

   السالبة (n) والموجبة ( p) يسمى بالثنائي

   البلوري Diode.

   - يسمى الطرف ( n )  من البلورة بالمهبط (-)

  والطرف (p) بالمصعد(+). كما في الشكل المجاور.

  -  كل من البلورتين الموجبة والسالبة متعادلة كهربائيا 

     قبل التلامس، لأن ذراتهما  متعادلة  قبل

    التلامس.

  - عند منطقة  التلامس بين البلورتين  تنتشر

   الإلكترونات الناقلة من البلورة(n)إلى البلورة (p )

   تاركة خلفها آيونات موجبة من جهة البلورة (n)

  وتنتشر الفجوات  الموجبة من البلورة ( p )  نحو

 البلورة (n) تاركة خلفها آيونات سالبة من جهة

 البلورة( p ). كما هو موضح في المشهد المتحرك

 المقابل.

  - يتكون عند منطقة تلامس البلورتين مجال

   كهربائي من البلورة (n)   إلى البلورة(p) يعمل

   على عدم  انتشار إلكترونات وفجوات إضافية، 

   هذه المنطقة خالية من ناقلات التيار الأغلبية

 ( الفجوات وإلكترونات التوصيل، و يتكون على

 جانبيها فرق جهد يسمى حاجز الجهد.

 

يمنكن تعريف حاجز الجهد على أنه: 

   هو فرق  الجهد بين طرفي منطقة التلامس

  بين البلورتين الذي يعمل على توقف انتشار

  إلكترونات التوصيل  والفجوات بين البلورتين.

  ومقدار جهد الحاجز يعتمد على عوامل منها:

    - نوع البلورة: فكلما كان عدد الإلكترونات لذرات 

                         البلورة أكبر قل حاجز الجهد، مثلاً

                        حاجز الجهد الجيرمانيوم ( 0.3V ) وهو

                        أقل من حاجز الجهد للسليكون(0.7V).

                         حيث العدد الجيرمانيوم (32) وهو أكبر

                          من العدد الذري للسليكون( 14).

    - نسبة الشوائب في البلورة.

    - درجة الحرارة.

  حتى يمر تيار في الثنائي البلوري  المصنوع  من السليكون

 يجب تطبيق فرق  جهد بين  طرفيه  أكبر من 0.7V،وذلك

 عند وصل مصعد الثنائي( الطرف p) بالقطب الموجب 

 والمهبط( الطرف n) بالقطب السالب لمصدر الجهد. 

   

 

 

 ثنائي بلوري

 

 

 

 

 

ثنائي بلوري

            الثنائي البلوري  

 

                                

 

 

 

 

 

  يمتاز الثنائي بقدرته  على تمرير التيار باتجاه(انحياز أمامي)

 ومنعها لمرور تيار في الاتجاه المعاكس (انحياز عكسي)،

 وحتى يمر تيار عبر الثنائي ، يجب أن يكون جهد البطارية أكبر

 من حاجز الجهد.

 وتوصيل الثنائي البلوري بمصدر  جهد ( بطارية ) يسمى

 الانحياز ،وهناك  حالتان للانحياز هما: 

  1- طريقة التوصيل بالانحياز الأمامي

    ( Forward bias ):

   يوصل القطب الموجب للبطارية بمصعد الثنائي

 ( الطرف الموجب)، ويوصل القطب السالب

  للبطارية بمهبط الثنائي ( الطرف السالب) على

 نحو ما في الشكل المقابل، حيث يقل كل من

 حاجز الجهد  والمنطقة الخالية من ناقلات التيار

  الأغلبية،وتقل أيضاً المقاومة، ويمر تيار  عندما

 يكون جهد مصعد الثنائي أكبر من جهد مهبطه

 وجهد البطارية أكبرمن جهد الحاجز، ويتم توصيل

 الثنائي بمقاومة لمنع  مرور تيار كبير فيه ما يؤدي

  إلى تلفه.

 2- طريقة التوصيل بالانحياز العكسي( Reverse bias ):

   وهنا يتم توصيل القطب الموجب للمصدر بمهبط

 الثنائي( الطرف السالب)،ويوصل قطبه السالب

  بمصعد الثنائي( الطرف الموجب)، وهذه الطريقة في

 التوصيل تعمل على زيادة حاجز الجهد عند منطقة 

 التلامس  وزيادة المنطقة الخالية  من الفجوات 

 وإلكترونات التوصيل، وهذا يجعل مقاومة الثنائي

 كبيرة  جداً لا تسمح بعبور تيار كهربائي ( IR=0 ).  

 الانحياز الأمامي

 

 الانحياز  العكسي

 

 منحنى ( I -V) للثنائي البلوري:

يوضّح الشكل  المجاور التمثيل البياني لعلاقة

 التيار الكهربائي بفرق الجهد على طرفي ثنائي

السليكون في منحنى ( I-V )،  ألاحظ أنّ التيار

 يكون صغيرًا  عندما يكون فرق الجهد على طرفي

الثنائي أقلّ من جهد الحاجز،  وهو ( 0.7V) للثنائي

 المصنوع من السليكون و ( 0.3V)  للمصنوع من

 الجيرمانيوم، وبزيادة  فرق جهد المصدر إلى قيمة

 أعلى من حاجز الجهد، نلاحظ أن  زيادة قليلة في

 فرق الجهد تؤدّي إلى زيادة كبيرةجداً في التيار

 الكهربائي، ما يعني أنّ مقاومة الثنائي في وضعية

 الانحياز الأمامي صغيرة جدًّا. في حين أنّه في

 وضعيّة الانحياز العكسي، يكون التيار الكهربائي

 صغيرًا جدًّا (بالميكرو أمبير)،ما يعني أنّ مقاومة

 الثنائي كبيرة جدًّا،علماً أن مقاومة الثنائي البلوري

ليست مقاومة أومية لأنها  ليست خطية.

   وإذا زاد فرق جهد المصدر على قيمة معينة

 (يُسمّى جهد الانهيار ) فإنّ مقاومة الثنائي

 تنهار،ويسري فيه  تيار كبير جداً يؤدّي إلى تلف

 الثنائي البلوري، كما هو مُوضح في الرسم 

  البياني المقابل.

 

 

 

 

 

 منحنى (I-V)  للثنائي الابلوري

   أتحقّق: أقارن بين توصيل الثنائي بوضعيّة الانحياز الأمامي ووضعيّة

             الانحياز العكسي من حيث التوصيل بمصدر فرق الجهد، والتيار

            الكهربائي المار في كل حالة.
    الحل: كما هو موضح في  الجدول التالي:

 

  حالة الانحياز طريقة التوصيل التيار  المار 
  الانحياز الأمامي

يوصل القطب الموجب

للبطارية بمصعد الثنائي

( الطرف الموجب)،ويوصل

القطب السالب  للبطارية

 بمهبط الثنائي ( الطرف

 السالب).

 يمر  تيار  عندما يكون

فرق الجهد بين طرفي 

الثنائي أكبر من حاجز

 الجهد الثنائي وبعدها

زيادة بسيطة في فرق 

الجهد يسبب زيادة كبيرة

 جداً للتيار.

الانحياز العكسي

يوصل القطب الموجب

للبطارية بمهبط الثنائي 

الطرف السالب)،ويوصل

قطبها السالب بمصعد

الثنائي( الطرف الموجب).

 ينعدم  تيار في  حالة 

 الانحياز العكسي.

 ( تعتبر الدارة مفتوحة

في حالة الانحياز العكسي).

 

               

 يمثل  المشهد  المتحرك دارة  تحوي

  ثنائي بلوري في جانب  الدارة في حالة

  انحياز أمامي يضيء  عندما يمر فيه

   تيار ، و ثنائي بلوري  في  الجانب العلوي

   من الدارة، متغير الانحياز( أمامي ثم

    عكسي). ماذا تستنتج؟

   يضيء الثنائي الجانبي عندما يكون

  الثنائي العلوي في حالة انحياز أمامي،

  وينطفئ عندما يكون الثنائي العلوي

  في  حالة انحياز عكسي. 

   

Diode working

               

 مثال 1: إعتمادا على الدارة في الشكل المقابل،

(علما أن الثنائي مصنوع من مادة السليكون،

والمقاومة الداخلية لمصدر فرق الجهد مهملة)

، أجد لكل من الشكلين (أ) و (ب) كل من فرق

الجهد على طرفي الثنائي وفرق الجهد على طرفي

 المقاومة VR∆ والتيار الكهربائي المار في المقاومة. 

 الحل:

  الشكل (أ). نظراً إلى أن مهبط الثنائي متصل

بالقطب السالب للبطارية، وجهد البطارية أكبر

من حاجز الجهد للثنائي، فإن الثنائي في حالة انحياز

أمامي، ويكون فرق الجهد على طرفيه (VD=0.7V∆ )

  على نحو ما هو موضح في الشكل(أ)،  لأن الثنائي

مصنوع من السليكون. باستخدام قاعدة كيرتشوف

الثانية على العروة المغلقة ( abcda) أجد فرق الجهد

 بين طرفي المقاومة( VR∆)أن:

   V=0

 ε-VD-VR=

​​​​​​​10-0.7-VR=0

VR=9.3 V.

    التيار المار في  المقاومة: 

       I=VRR=9.31×103=9.3×10-3A  I=9.3mA

   في  الشكل (ب)الثنائي في حالة انحياز

 عكسي،لأن مصعده متصل مع القطب

السالب للبطارية، لذلك يعمل الثنائي

 عمل مفتاح مفتوح لأن مقاومته في هذه

الحالة لا نهائية، بالتالي لا يمر تيار  كهربائي في

 الدارة،وأستطيع تمثيل الدارة كما في الشكل

 المقابل. لذلك فرق  الجهد بين النقطتين (a)

 و (b)  بين طرفي الثنائي يساوي فرق جهد

البطارية ويساوي  أيضاً فرق  الجهد  للثنائي :

          VD=Va-Vb=ε=10V

VR=0            

I=0               

  

   

  

 

 توصيل الثنائي البلوري بلانحاز الامامي  والعكسي

 

 

 

 

 

  توصيل الثنائي بالانحاز الامامي

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 ثنائي بلوري  في حالة الانحاز العكسي

 

 

 

 

 مثال 2:

 تمرين:اعتماداً على الدارة الموضحة في الشكل التالي حيث أن الثنائي

مصنوع من مادة الجرمانيوم، وبإهمال المقاومة الداخلية ً ٍّ للبطارية،

أجد لكل من الشكلين (أ) و (ب):

  1 . فرق الجهد على طرفي الثنائي .

  2 . فرق الجهد على طرفي المقاومة 

  3 . التيار المار في المقاومة.

   ثنائي  بلوري في  دارة كهربائية

  الحل:

     1- الثنائي في الشكل(أ) في حالة انحياز أمامي  وفي الشكل(ب)

      في  حالة انحياز عكسي،لذلك لا يوجد تيار في  الدارة(ب)، لان

      المقاومة للثنائي في الدارة(ب)  لا نهائية.

       فرق جهد الثنائي في الدارة (أ):  VD=0.3V∆ لأنه مصنوع من 

     الجيرمانيوم .

     فرق جهد الثنائي في الدارة (ب): يعتبر الثنائي مفتاح مفتوح، كما

     في الشكل التالي:

                الثنائي البلوري

     وفرق الجهد للثنائي : V=Va-Vb=ε=5V

   2-  أجد فرق الجهد بينطرفي المقاومة في الدارة(أ)،باستخدام

      قاعدة كيرشوف الثانية على الدارة(أ) المغلقة:

           V=0 

ε-VD-VR=0         

5 -0.3-VR=0      

VR=4.7V         

  فرق الجهد بين  طرفي المقاومة في الدارة(ب)يساوي صفر،

  لأنه لا يوجد تيار في الدارة:VR=IR=0×1×103=0

 3-  التيار في الدارة(أ):

               I=VRR=4.71×103=4.7×10-3 A =4.7mA     

  التيار  في الدارة(ب):   I=0   ( الثنائي في حالة  انحياز عكسي،حيث

  مقاومة الثنائي كبيرة جداً ( لا نهائية ).

 

 مثال3:

 اعتماداً على الشكل المقابل الذي يمثل دارة

تحوي ثنائيان من السليكون( D)  و (D2)، أجد

 مقدار التيار المار في  الدارة.

 الحل:

  من الشكل الثنائي ( D)  في حالة  انحياز أمامي

 والثنائي( D) في حالة انحياز عكسي، لذلك  التيار

  المار  في المقاومة (R)  يساوي صفر.

 من قاعدة كيرشوف الثانية أجد التيار المار في

الدارة المغلقة المقابلة  باتجاه عقارب الساعة:

             V=0 

ε-VD-VR=0            

 10 -0.7-VR=0        

VR=9.3V           

  وأجد مقدار التيار: I=VReq=9.32+2=2.3A


​​​​​​​  الانحياز  الأمامي  والعكسي للثنائي البلوري

 

 

 

  الثنائي  البلوري

 

 

 مثال3:

    في الشكل  المقابل، إذا كانت الثنائيات

 الأربعة مصنوعة  من السليكون، واعتماداً

 على القيم  المثبتة على الشكل، احسب

 مقدار التيار المار  في  المقاومة ( R ). 

 الحل:

  الثنائيان ( D2) , (D3)  في  حالة انحياز عكسي

 لأن مصعد كل منهما متصل مع  القطب 

 السالب للبطارية، لذلك يعتبر  كل منهما

 مفتاح مفتوح،  كما هو موضح في الشكل

 المقابل.

  لإيجاد التيار  عبر المقاومة ( R)، نطبق قاعدة

  كيرشوف الثانية على العروة المغلقة(abcdefa):

V=0

​​​​​​​ ε -VD1 -VD4-IR=0

10 -0.7 -0.7 -I×50=0

I=8.650=0.172A =172mA

  الثنائي البلوري

  الثنائي البلوري

 

الثنائي بوصفه مقوم للتيار المتردد

Diode as a Current Rectifier

 نعلم أن التيار المتردد يتكون من موجة نصفها

 موجب ونصف سالب، لذلك عند توصيـل الثنائـي

 بمصـدر تيـار متـردد علـى نحـو  مـاهو  فـي الشـكل(أ)

 المقابل فإنه يسـمح لنصـف الموجـة التـي تمثـل

 جهـدا موجباً  بالعبـور،لأن الثنائي تكـون فـي حالـة 

الانحيـاز أمامـي، ولا يسمح بمرور النصـف الثانـي

 السالب التي تمثل جهـداً سالباً، حيث تكـون وصلـة

 الثنائـي فـي حالـة انحيـاز عكسـي، كما في الشكل (ب )

 المقابل.

   لذلـك تكـون الإشارة الناتجـة علـى شـكل  موجة

  نصـف جيبي واحـد(موجبـة  فقـط) علـى نحـو مـا

 هـو فـي  الشـكل(ج) المقابل. وتسمى  الـدارة  بـدارة

 تقويـم نصـف موجـة Half  Rectifier Wave.وتردد

 الموجة الناتجة يساوي تردد الموجة  الداخلة. 

  كما  هو مُوضح  في المشهد المتحرك المقابل.

 

 

 

 

 

 

 

 الثنائي  كمقوم للتيار

 

 

 

 

 الثنائي كمقوم للتيار

 

 الموجة  الناتجة  عن الثنائي البلوري

 

         Single Diode

  

 مثال4:

 يمثل الشكل المقابل دارة مقوم نصف

موجة، إذا كانت الموجة الكهربائية الداخلة

 مثلثة الشكل على نحو ما هو موضح في

  الشكل، بإهمال فرق الجهد على الثنائي

أجيب عما يأتي: 

 أ.  في  أي  الفترات يكون الثنائي في حالة انحياز 

    أمامي؟  وفي أي الفترات يكون في حالة انحياز

     عكسي؟

ب.أرسم شكل الموجة الناتجة عن المقاومة (R).

 الحل:

  أ. في  الفترات الزمنيةs (0 -0.1)  و  ( 0.2 -0.3) s

    يكون جهد النقطة(a) أكبر من جهد النقطة(b)

   للثنائي،أي أن جهد المصعد أكبر من جهد المهبط

   للثنائي، لذلك الثنائي في حالة انحياز أمامي.

  وفي  الفترة s(0.2- 0.3)،  يكون جهد النقطة(a)

  أقل من جهد النقطة(b)  ،أي أن جهد المصعد

  أقل من جهد المهبط للثنائي، لذلك الثنائي في

  حالة انحياز  أمامي.

 ب.  تمر الموجة في  الفترات التي يكون فيها

       الثنائي في حالة انحياز أمامي، ولا تمر في

       حالة الانحياز  الخلفي، ويكون شكل الموجة

      الخارجة كما هو  موضح في الشكل المقابل. 

 الثنائي كمقوم للتيار المتردد

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 تقويم التيار

 

 

  عند تقويم  موجة كاملة للتيار

 (Full-Wave rectifying )،أي تحويل التيار

المتردد ( AC) إلى تيار مستمر ( DC )، يستخدم 

أربعة ثنائيات بلورية، بترتيب يسمح لمرور  التيار

 عبر  المقاومة باتجاه واحد، كما هو  موضح في

المشهد المتحرك المقابل، حيث يبن أن تيار

 المصدر متغير الاتجاه، بينما التيار المار عبر

 المقاومة ذو اتجاه واحد.

O'Nealio: A Blog: Diode Rectifier Theory

   الشكل:تقويم موجة كاملة

  للتيار المتردد

 

 

الترانزستور Transistor:

   يتكون  الترانزستور من المواد شبه الموصلة،

 بحيث يشكلان ثنائيين بلوريين كما في الشكل

 المقابل.

  ويستخدم في  الدارات الإلكترونية  لعدة أغراض

 منها:

   - مضخم  للتيار أو الجهد أو القدرة.

   -  مفتاح سريع الفتح والإغلاق.

أنواع الترانزستور:

  1- الترانـزسـتور ثنـائي القطبيـة.

  2- ترانـزسـتور تأثيـر المجـال.

 الترانـزسـتور ثنـائي القطبيـة.

    يتكون هذا  النوع  من ثلاث طبقات من المواد

 شبه الموصلة، الطبقة الوسطى رقيقة وتختلف

عن الطبقتين الأخريين.

 - عندما تكون الطبقة الوسطى بلورة  من نوع( n)

  والطبقتان الأخريان  من نوع(p)، يكون الترانزستور

   نوع (pnp)، كما هو مُوَضح في الشكل (أ)المقابل.

- عندما تكون الطبقة الوسطى بلورة  من نوع( P)

  والطبقتان الأخريان  من نوع(n)، يكون الترانزستور

   نوع (npn)، كما هو مُوَضح في الشكل (ب)المقابل.

 

  أطراف الترانزستور:

   - القاعدة Base( B):وهي الطبقة الوسطى، وتكون

              رقيقة حيث ناقلات التيار قليلة.

   - الباعث(E) Emitter:   وهو الطرف الذي يشار إليه

                بسهم يتجه نحو القاعدة في الترانزستور 

               من(pnp)،  وخارج من القاعدة نحو الباعث

               في الترانزستور  نوع (npn)، كما يُلاحظ في

              الشكلين (أ) و (ب).

   - المجمع( C) collector: وهو الطبقة المقابلة

              للباعث.

 طبقات الترانزستور

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 ترانزستور

 

 

ترانزستور