ترانزستور ثنائي القطب

عنصر إلكتروني فعّال شبه موصل ثلاثيّ الطبقات، يتكوّن من طبقتين من نفس النوع تفصل بينهما طبقة ثالثةٌ مُغايرة

☰ جدول المحتويات


الترانزستور ثنائي القطب أو ترانزستور الوصلة ثنائية الأقطاب (Bipolar Junction Transistor اختصاراً BJT)‏ هو عنصر إلكتروني فعّال شبه موصل ثلاثيّ الطبقات، يتكوّن من طبقتين من نفس النوع تفصل بينهما طبقة ثالثةٌ مُغايرة.[4] تكون مادة الطبقات أشباه موصلات إما من النوع N أو من النوع P، إذا كانت الطبقتان من مادة شبه موصل مشوب من النوع N والطبقة المُغايرة من شبه موصلٍ مشوب من النوع P فإنّ الترانزستور يكونُ من النوع NPN. أمّا إذا كانت الطبقتان من شبه مُوصلٍ مشُوبٍ من النوع P، وكانت الطبقةُ المُغايرة من شبه مُوصلٍ مشُوب من النوع N، فإن الترانزستور يكون من النوع PNP.[5]

ترانزستور ثنائي القطب
Bipolar transistors Silicium based.jpg
أشكال صناعيّة مُختلفة من الترانزستور ثنائي القطب على مقياس واحد.
النوع فعّال[1]
المخترع والتر براتين وجون باردين وويليام شوكلي[2]
الإنتاج الأول 1947[3]
الرمز الإلكتروني
BJT NPN symbol.svg PNP
إعداد الدبوس إلى اليمين: NPN
إلى اليسار PNP
B: القاعدة، C: المُجمّع، E: الباعث

صُنع الترانزستور للمرة الأولى عام 1947م في مختبرات بل،[6] بإشراف كلٍّ من والتر براتين وجون باردين وويليام شوكلي. لاحقاً، حصلَ الثلاثةُ على جائزة نوبل في الفيزياء في العام 1956م تقديراً لعملهم.[7] مُنذ منتصف الخمسينيّات من القرن العشرين، أصبح الترانزستور ثنائي القطب مُتوافراً للاستخدام التّجاري، وكان حجر أساس في ثورة تقنيّة وإلكترونيّة، ولا يكاد يخلو جهاز إلكتروني حديث من هذا العنصر.[8]

هناكَ ثلاثُ نهاياتٍ طرفيّة للترانزستور ثنائي القطب، هُنّ القاعدة والباعث والمُجمّع، وتتصل كل نهاية مِنها مع إحدى طبقات الترانزستور. يُمكن تمثيل الترانزستور بحسب بنيته على شكل ثُنائيين يُسميان وصلتا القاعدة والباعث والقاعدة والمجمع ويشتركان بالمصعد أو بالمهبط، بحسب نوع الترانزستور.[9] ولهذا فإنّ الترانزستور يخضع لنفس قواعد التحييز الخاصّة بالثنائي. عمليّاً، هناك أربعُ حالات لتحييز وصلتي الترانزستور هُنّ: التحييز الأمامي لوصلة القاعدة والباعث مع التحييز العكسيّ لوصلة القاعدة والمجمع أو بالعكس، أو تحييز كلتا الوصلتين أماميّاً أو كلتاهما عكسيّاً، وينتج عن كل عملية تحييز خواص مختلفة يمكن الاستفادة منها لتوظيف الترانزستور.[10]

يُوجد العديد من الدارات التي تحقق حالات الانحياز المُختلفة للترانزستور، ويجري تصنيفها بحسب النهاية المُشتركة بين دارتي الدخل والخرج في الدارة المُعتبرة، وينتج عن ذلك ثلاثةُ تصانيفَ مختلفةٍ لإعداد الوصلة هي: القاعدة المُشتركة والباعث المشترك والمُجمّع المُشترك ولكل وصلة خواص مختلفة عن الأخرى، لكن أكثرها استعمالاً هي الباعث المشترك.[11] هناك عدّة نماذج تُستعمل لتمثيل عمل الترانزستور، أهمّها نموذجا آر إي[12] وباي الهجين [13]، وفيهما يجري تعويض الترانزستور بعناصر كهربائيّة خطيّة غير فعّالة، ثُمّ حساب المُحددات الأساسيّة الضابطة لعمله، مثلُ ربحيّ الجهد والتيار. وتهدف عملية النمذجة إلى إيجاد تمثيلٍ رياضيّ قادرٍ على محاكاة عمل الترانزستور.[14]

تتُحدد آليّة عمل الترانزستور بحسب موقع نقطة العمل، وهي نقطة تقع على مُحددات الخرج الخاصّة بالترانزستور وتربط بين جهد الخرج وتياره، ويمكن تحديد موقعها بدقّة من خلال اختيار عناصر دارة التّحييز. على أي حال، يُمكن أن يعمل الترانزستور كمضخم للإشارات الكهربائية الصغيرة[15] أو كمضخم للاستطاعة،[16] وفي كلتا الحالتين يقوم الترانزستور بتضخيم إشارة كهربائيّة تُوصل إلى دارة دخله، ثُمّ نقلِها إلى دارة خرجه. كما يُمكن أن يعمل كمفتاح إلكتروني،[17] وفي هذه الحالة يجري التحكم بتدفق التيار في دارة خرج الترانزستور من خلال الجهد المُطبق دارة الدخل.[9]

يُبدي الترانزستور استجابة تردديّة ذات شكل هضبيّ بالنسبة لترددات إشارة الدخل، فمع زيادة التردد، يرتفع ربح الترانزستور ليصل إلى أعلى قيمة مُمكنة، ثُمّ يظلّ ثابتاً على طيف واسع قبل أن يعود وينخفض من جديد مع زيادة التردد فوق عتبة مُحددة.[18] عمليّاً، يكون ربح الترانزستور أعلى ما يُمكن إذا كان ترددُ الإشارة يقعُ بين ترددين محددين يُسميان ترددا القطع الأدنى والأعلى، وتتبع قيمة هذه الترددات لعدد من عناصر الدارة أهمها مكثفاتُ العزل والتمرير[19] والسِّعاتُ الطفيليّة[20] بالإضافة للمقاومات المُستعملة في الدارة.

منذ مُنتصف الخمسينيّات من القرن العشرين، يتوافر الترانزستور في الأسواق كمنتج تجاري يُمكن شراؤه واستعماله في تصميم الدارات الإلكترونية المختلفة،[2] ويتطلب ذلك مهارات خاصة في قراءة ورقة البيانات الخاصة به والتي ترفقُها الشركة المُصنّعة مع العنصر الإلكتروني، وهي تحتوي على مواصفاته وخواصه.[21] بالإضافة لذلك، يتطلب استعمال الترانزستور امتلاك مهارات خاصة بتحديد نوعه ودبابيس الطرفيات؛ إمّا عن طريق اللجوء إلى ورقة البيانات الخاصّة به، أو عن طريق القياس باستعمال مقياس المقاومة.[22]

الاسم والرمز

إن بي إن
بي إن بي
رمزا الترانزستور ثنائي القطب المُستعملان في رسوم الدارات الإلكترونيّة، تشير الأحرف اللاتينية (E) و(C) و(B) إلى الأحرف الأولى من الكلمات: الباعث والمجمع والقاعدة باللغة الإنكليزية على الترتيب.

سُميّ الترانزستور باسم ترانزستور الوصلة ثنائية الأقطاب لأنه يعتمد في مبدأ عمله على وصلة فيزيائيّة مُكوّنة من نوعين من حوامل الشحنات الكهربائية وهي الثغرات الإلكترونية والإلكترونات الحرة.[23] ويُسمّى باللغة العربية ترانزستور ثنائي القطب، وأيضاً المِقْحَل زوجي الأقطاب،[24] من أقْحَلَ يُقْحِلُ إقْحَالاً فهو مُقْحِل، والقحل هو الافتقار والقحط،[25][26] وتشير هذه الكلمة إلى منطقة الافتقار أو العبور في الوصلة الثنائيّة.

يُرمز للترانزستور ثنائي القطب بالشكل الآتي: خط مُستقيم يُمثّل مادة شبه المُوصِل، يتصل هذ الخط مع ثلاثة تفرعات، تكون أحدها مُتعامدة معه، ويعني التعامد وجود وصلة ذات مقاومة أوميّة، ويُسمّى هذا القطب بقاعدة الترانزستور (Base)‏. أمّا القطبان الآخران، يسميّان الباعث (Emitter)‏ والمُجمّع (Collector)‏، ويكونان مائلين بزاوية قيمتها 60 درجة عن الخط المستقيم، وهناك رأس سهم في مُنتصف التفريعة التي تصل بين القاعدة والباعث، حيث يحدد رأس السهم نوع الترانزستور، فهو يشير دائماً إلى شبه الموصل المشوب من النوع N؛ فإذا كانت القاعدة من النوع N أشار إليها، وكان الترانزستور من النوع PNP، بينما إذا كانت من النوع P، أشار للاتجاه المعاكس، وكان الترانزستور من النوع NPN. توجد التركيبة السابقة ضمن إطار تغليف دائريّ.[27]

سُميت القاعدة بهذا الاسم لأنّها كانت الأساس الذي ارتكزت عليه كامل البُنية في الترانزستورات الأولى،[28] أمّا الباعث فأطلق عليه هذا الاسم لأنّه المصدر، أو الباعث الأساسيّ، لحوامل الشحنات، فيما سُمّيَ المُجمّع بذلك لأنّه يقوم بالتقاط أو تجميع حملة الشحنات المُنطلقة من الباعث والقاعدة.[29]

نبذة تاريخية

من اليمين:والتر براتين ووليام شوكلي وجون باردين، صورة لمخترع التّرانزستور ثنائي القطبية في مختبرات بل في العام 1948م.
نسخةٌ طبق الأصل من أول ترانزستور وحيد الوصلة تمَّ تصنيعه، عرضته لوسنت تكنولوجيز عام 1997م بمناسبة مرور 50 سنة على صناعة أول ترانزستور ثنائي القطبية.

خلال النصف الأول من القرن العشرين، كان الصمام المُفرّغ هو العنصر الإلكتروني الذي تدور حوله الأبحاث. في العام 1904م، نجح جون فلمنج في تطوير ديود الصمام المُفرّغ (Vacuum-tube Diode)‏، ثُمّ أضاف لي دي فورست عام 1906 شبكة تحكم للصمام المُفرّغ لينتج بذلك أول مضخم، وهو الصمام الثلاثي، والذي استعمل بشكل مكثف في تطبيقات الراديو والهاتف، وخضع في السّنوات اللاحقة لتعديلات كبيرة ليتكمن من تحمل استطاعة أعلى ويعمل على ترددات أكبر مع محاولة تصغير حجمه.[30]

في العام 1930م؛ حصل الفيزيائي يوليوس ليلينفيلد على أول براءة اختراع خاصة بمبدأ عمل ترانزستور الأثر الحقلي،[31] ولكنّه لم ينشر أي أبحاث لاحقة حول ذلك، وتمّ تجاهل عمله بشكل كامل على المستوى الصّناعي، بينما لاحقاً حصل الفيزيائي أوسكار هيل على براءة اختراع أخرى لترانزستور الأثر الحقلي وذلك عام 1934م.[32]

استخدم الصمام الإلكتروني في عملية تضخيم الإشارة في شبكات الهاتف، ولكنّه كان غير موثوقٍ، بالإضافة لاستهلاكه العالي للطاقة وإشعاعه الحراري، وفي الثلاثينيّات من القرن العشرين، بدا واضحاً بالنسبة للمسؤول عن مختبرات بل، مارفين كيلي ، بأنّ هناك حاجة ماسة لجهاز جديد يواكب تطلعات شركات الهاتف الراغبة في مزيدٍ من التوسع، وبدأ العمل على صنف غريب من العناصر سُمّي أشباه الموصلات.[33] خلال الحرب العالمية الثانية، عملت مختبرات بل بشكل حثيث لتطوير بلورة نقية من عنصر شبه موصل هو الجرمانيوم، وذلك لاستخدامها في مازج الترددات المُستعمل في وحدات الاستقبال في الرادارات، في نفس الوقت، نجح مشروع آخر في نفس المختبرات في إنتاج بلورات أشباه موصلات من الجرمانيوم ذات جودة جيدة.[34]

في 23 ديسمبر 1947م، نجح والتر براتين وجون باردين ووليام شوكلي في مختبرات بل في صناعة أول ترانزستور باستعمال الجرمانيوم،[6] وكان ترانزستور نقطة الاتصال ، كان الترانزتسور الأول مُكوّناً من قطبين معدنيين مُتقاربين مُثبّتين برقّة على سطح شريحة من الجرمانيوم، سُميت النقطتان بالباعث والمُجمّع على التوالي، أمّا السطح السفلي لشريحة الجرمانيوم فقد سمي بالقاعدة. كان مبدأ عمل الترانزستور يعتمد على تحييز الباعث إيجابياً، من أجل تضخيم التيار القادم من القاعدة.و بعد 6 أشهر، تحديداً في 30 يونيو 1948م، أعلنت مختبرات بل عن الاختراع رسمياً في موتمر صحفي.[35] لقد كانت إيجابيات الترانزستور مقارنة مع الصمام الثلاثي واضحة من البداية، فهو أصغر حجماً وأقل وزناً وليس بحاجة لفترة تسخين أو إحماء، ما يجعله متاحاً للاستخدام الفوري، بالإضافة لكونه أقل استهلاكاً للطاقة.[30]

في الفترة التالية؛ تواصل عمل الفريق لتحسين الترانزستور من خلال إزالة نقاط الاتصال والاستعاضة عنها بوصلة PN (P-N)، ونجح الفريق في صناعة ترانزستور يعمل بهذا المبدأ، لكنه عجز عن تقديم استجابة ترددية بجودة تلك التي يقدمها ترانزستور نقطة الاتصال، نتيجة لذلك، تأخّر الإعلان عن نجاح تنفيذ وصلة PN حتى العام 1951م، لمعالجة مشكلة الاستجابة الترددية.[8] بعد ذلك بأربعة أعوام، وتحديداً في العام 1956م، حصل المُخترعون الثلاثة على جائزة نوبل في الفيزياء بسبب "أبحاثهم على أشباه الموصلات ولاكتشاف تأثير الترانزستور".(1)[7]

كان عنصر الجرمانيوم غير مستقر كيميائيّاً بشكل كافيّ بالإضافة لدرجة انصهار منخفضة، لذلك، تحوّل التنافس نحو تطوير ترانزستور وصلة ثنائية القطب باستعمال شبه مُوصِل آخر هو السيليكون، الذي يقع مباشرة فوق الجرمانيوم في الجدول الدوري، ويبدي خواصاً أكثر ملاءَمة للتطبيقات الصناعيّة.[36] تسارع السباق في منتصف العام 1954م، ففي 25 أبريل، أعلنت مُختبرات بل عن نجاحها في إنتاج وصلة PN باستعمال السيليكون عن طريق إشابة رقاقة من السيليكون من النوع N باستعمال طبقة رقيقة من ذرات البورون، لكن شركة تكساس إنسترومنتس فاجأت الجميع في 10 مايو بإعلانها في مؤتمر صحفي عن إنتاج أول ترانزستور وصلة ثنائية القطبية باستعمال السيليكون.[8]

بعد ذلك، فتح تطوير الترانزستور السيليكوني الباب لظهور المذياع، والذي يُسمى أيضاً راديو ترانزستور (Transistor radio)‏ في إشارة إلى اعتماده على الترانزستور بشكل أساسي في بنيته الداخليّة. ظهر المذياع أولاً في اليابان في عام 1954م، حيث نجحت شركة هندسة الاتصالات البعاديّة في طوكيو(2)، والمعروفة اليوم باسم سوني، في إنتاج أول راديو ترانزستور، لكن تأخر الإنتاج الاستهلاكي حتى العام التالي، حيث عُرض تحت اسم سوني تي آر 55 (Sony TR-55)‏.[37] أمّا تكساس إنسترومنتز فأعلنت في 18 أوكتوبر 1954م عن الإصدار التجاري لراديو الترانزستور الخاص بها تحت الاسم التجاري ريجينسي تي آر 1 .[38]

خلفية عامة

أشباه الموصلات

البنية البلوريّة
البنية البلورية في السيليكون، حيث تُشكّل كل ذرة أربع روابط تساهميّة مع أربع ذرات مجاورة.
نموذج بور لذرتي الجرمانيوم والسيليكون، هناك 4 إلكترونات في مدار التكافؤ لكل منهما.

تُعرّف أشباه الموصلات بأنّها مواد فيزيائيّة تتغير قيمة مقاومتها الكهربائية تبعاً لشروط مُحددة، فإن توافرت هذه الشروط، سلكت هذه المادة سلوك الموصل الكهربائي، وإذا لم تتوافر سلكت المادة سلوكاً يشبه سلوك العازل.[39] تسمح هذه الخاصية باستعمال المواد شبه المُوصِلة لأغراض التحكم بالتيار الكهربائي. على سبيل المثال، في درجة حرارة الغرفة، تبلغ المقاومة الكهربائية لعازل مثل الميكا أوم•متر، في حين أنها تبلغ مُوصل مثل النحاس أوم•متر، أما المقاومة الكهربائيّة لشبه مُوصِل مثل الجرمانيوم فهي أوم•متر.[40][41]

تُشكّل ذرات أشباه الموصلات بُنيّة ذريّة ذات نمط دوري مٌحدد تُسمّى البلّورة، إذا تكررت نفسُ البنية ضمن مادة شبه المُوصِل، فتُسمّى حينئذ بالبنية بلورة أحاديّة البلورة ويمكن تفسير خواص أشباه الموصلات اعتماداً على بنيتها البلورية. بُنية بلورتي الجرمانيوم والسيليكون، وهما شبه موصِلين، هي بنيّة وحيدة البلورة.[42]

تتألف كل ذرة من ذرات البلورة من نواة يدور حولها عدد من الإلكترونات، تتوزع الإلكترونات في مدارات مختلفة بحسب سويّة الطاقة، وكلما كان مدار الإلكترون أبعد عن النواة كانت الطاقة اللازمة لانتزاعه من ذرته أقل. يُسمّى أبعد مدار عن النواة بمدار التكافؤ، في الجرمانيوم والسيليكون، يحتوي مدار التكافؤ على أربع إلكترونات. في بلورة السيليكون النقية أو في بلورة الجرمانيوم النقية تكون كل ذرة مشتركة مع أربع ذرات مجاورة لها في رابطة تساهمية، وتسهم كل ذرة بأحد إلكترونات التكافؤ من مدارها الخارجي لإنشاء هذه الرابطة.[43]

بالرغم من وجود الرابطة التساهمية، فإن بإمكان إلكترون التكافؤ إذا امتص طاقة كافية من مصادر خارجية أن يقفز خارج ذرته ويصبح إلكتروناً حراً،[43] تشمل المصادر الخارجية الطاقة الضوئية مُمثلة بالفوتونات أو الطاقة الحراريّة. تُسمّى الإلكترونات الحرة التي تقفز خارج ذرتها بحوامل الشحنة الذاتيّة (intrinsic carriers)‏. يُخلّف كل إلكترون حر وراءه ثغرة إلكترونية موجبة الشحنة، وهي مفهوم نظري يُعبّر عن غياب الإلكترون.[44] تحتوي أشباه الموصلات في درجة حرارة الغرفة مليارات الإلكترونات الحرة، مثلاً يحتوي 1 سم3 من الجرمانيوم على إلكترون حر، ولكن هذا العدد ما يزال صغيراً مقارنة مع مثيله في النواقل، في 1 سم3 من النحاس يوجد إلكترون،[45] وبناء على ذلك فإن الجرمانيوم يسلك سلوك شبه موصل في درجة حرارة الغرفة.

مستويات الطاقة

حزم الطاقة والإلكترونات في أنواع مختلفة من المواد: العازل وشبه المُوصِل والمُوصِل.

في بنيةٍ ذريّة معزولة، هناك مستويات طاقيّة مُتمايزة لكل إلكترون يدور حول النواة. إنّ لكل عنصر مستوياته الطاقية المميزة ضمن البنية الذريّة الخاصّة به، وتفصل بين هذه المستويات فجوات طاقية تسمى كل منها فجوة نطاق، ولا يُمكن للإلكترون أن ينتقل من مستوى ذو طاقة دُنيا إلى مستوى ذو طاقة عُليا بدون أن يكتسب طاقةً أكبر من قيمة الفجوة بين المستويين.[46] أمّا في البنية البلوريّة، فإنّ الذرات تقترب من بعضها البعض وتتداخل مدارتها. نتيجةً لذلك، فإنّ بعض الإلكترونات في مدارات مُحددة قد تكتسب طاقة إضافية، لتصبح طاقتها الإجماليّة أكبر من تلك التي تقع في نفس المدارات في ذرات مجاورة. بشكلٍ عام، كلما كان الإلكترون بعيداً عن النواة، كلما كانت طاقته أكبر، بالإضافة لذلك، فإن أي ألكترون غادر ذرته يملك طاقة أكبر من أي ألكترون آخر مازال ضمن المدارات الإلكترونية للذرة الأم نفسها.[47]

يُسمى مستوى الطاقة الأخير في الذرة بنطاق التكافؤ، وتحدد الإلكترونات التي تقع في هذه النطاق تكافؤ العنصر الكيمائي. لكي يصبح الإلكترون حُراً ويخرج من مستواه الطاقيّ، نحو مستوى الطاقة التالي الذي يُسمّى نطاق التوصيل، يجب أن يكتسب طاقة أكبر أو تساوي الفجوة الطاقيّة التي تفصل بين النطاقين. لا يوجد قيمة محددة بدقة لطاقة الإلكترون ليصبح نطاق التكافؤ، ولكن هناك حدّ أعلى لا يمكن أن يمتلك أي إلكترون في نطاق التكافؤ طاقةً أعلى منه، ويسمى هذا المستوى الطاقي بمستوى فيرمي، يتبع مستوى فيرمي بشكل مباشر لدرجة الحرارة، كما يتأثر أيضاً في حالة الإشابة.[48]

في المُوصِلات يتداخل نطاق التوصيل مع نطاق التكافؤ، وتكون إلكترونات التكافؤ حرّة في الانتقال ضمن البنية الشبكية للذرات أو الجزئيات التي تكوّن المادة المُوصِلة. أمّا في أشباه المُوصِلات، فتفصل فجوة طاقيّة قيمتها أقل من 5 إلكترون.فولط بين النطاقين، وتزيد قيمة هذه الفجوة عن القيمة السابقة في العوازل.[49] يجب الانتباه إلى أن قيمة الفجوة الطاقية تتبع لدرجة الحرارة، ففي درجة حرارة الصفر المطلق، تكون قيمة الفجوة في مادة مثل السيليكون مساوية للصفر، ويسلك العنصر سلوك مُوصِل مثالي. أمّا في درجة حرارة الغرفة، فإن قيمة الفجوة تبلغ 0.67 و1.1 إلكترون.فولط للجرمانيوم والسيليكون على الترتيب، ويسلك العنصران عندها سلوك أشباه الموصلات.[50]

الإشابة

تُصنّف أشباه الموصلات بحسب تجانس تكوينها إلى أشباه موصلات ذاتية وأشباه موصلات مشوبة. أمّا أشباه الموصلات الذاتيّة فهي أشباه الموصلات التي تتكون مادتها من نوع واحد من الذرات، وأمّا أشباه الموصلات المشُوبة فهي أشباه موصلات ذاتية تمّ إضافة ذارت أخرى من مادة أخرى إليها، بعملية تُسمّى الإشابة. تكون تراكيز ذرات المادة الشائبة بين و ذرة/سم3، أمّا تركيز ذرات مادة شبه الموصل الأصليّة فيكون حوالي ذرة/سم3، أي أكثر بعشرة آلاف ضعف على الأقل.[51]

تدخل المادة الشائبة ضمن تركيب البنية البلورية لنصف الناقل الذاتي فتحوّله إلى نصف ناقل مشوب. إذا كان عدد إلكترونات التكافؤ في المادة الشائبة أكبر من عدد إلكترونات التكافؤ في نصف الناقل الذاتي، فيكون هناك فائض من الإلكترونات في البنية البلورية الجديدة، ويوصف شبه الموصل بأنه ينتمي إلى النوع N، وهي مأخوذة من الحرف الأول لكلمة سالب (Negative)‏. أما إذا كان عدد إلكترونات التكافؤ في المادة الشائبة أقل من عدد إلكترونات التكافؤ في شبه الموصل الذاتي، فيكون هناك فائض في الثغرات الإلكترونية. ويُوصف شبه الموصل الناتج بأنه من النوع P، والاسم مأخوذ من الحرف الأول لكلمة موجب (Positive)‏.[52]

تُشكّل أشباه الموصولات من النوعين N وP حجر الأساس الذي يُستخدم في بناء العناصر الإلكترونية، وتقوم عليها كامل صناعة الإلكترونيات.[53]

النوع N

مستويات الطاقة[54]
البنية الجزيئيّة
شبه الموصل المشوب من النوع N.

يجري تصنيع شبه موصل مشوب من النوع N بإضافة شوائب من عنصر خماسي التكافؤ، مثل الإثمد، إلى مادة شبه الموصل الأصليّة. نتيجة لذلك، تُشكّل الذرة الشائبة أربع روابط تساهمية مع ذرات المادة الأصلية، ويبقى الإلكترون الخامس حرّاً ضمن شبه الموصل المشوب.[55] تسمى الذرات الشوائب بالذرات المانحة، لأنّها تمنح إلكترونها الخامس الفائض لذرات أخرى بحاجة لإلكترون من أجل تشكيل رابط تساهمية.[56]

يُسبب تشويب المادة بذرات مانحة امتلاك الإلكترونات الفائضة لمستوى طاقي أعلى من مستوى فيرمي، ولكنّه يظل غير كافيّاً لبلوغ حزمة التوصيل. نتيجة لذلك تحتاج هذه الإلكترونات لطاقة أقل لبلوغ نطاق التوصيل، أي تُقلل عملية التشويب السابقة من قيمة الفجوة الطاقية التي يجب على الإلكترونات الحرة التغلب عليها.[57]

على الرغم من وجود عدد كبير من الإلكترونات الحرّة في مادة شبه المُوصِل المشوب من النوع N، فإنّه يظلّ مُتعادلاً كهربائيّاً، على اعتبار أن عدد البروتونات الإجماليّ يساوي عدد الإلكترونات الحرة.[58]

النوع P

مستويات الطاقة[54]
البنية الجزيئية
شبه الموصل من النوع P.

يجري تصنيع شبه موصل مشوب من النوع P بإضافة شوائب من عنصر ثلاثي التكافؤ، مثل البورون أو الإنديوم أو الغاليوم، إلى مادة شبه الموصل الأصليّة. نتيجة لذلك، تشكل الذرة الشائبة ثلاث روابط تساهمية مع ذرات المادة الأصلية، وتحتاج لإلكترون رابع لتشكيل الرابع الرابعة، ويُعبّر عن غياب الإلكترون بثغرة إلكترونية.[55] تسمى الذرات الشوائب بالذرات المُتقبّلة أو الآخذة، لأنها مستعدة لتستقبل إلكترون حر متى ما سنحت لها الفرصة من أجل إكمال الرابطة التساهمية الأخيرة.[56]

إذا اكتسب أحد إلكترونات ذرات المادة الأساسية طاقة حركية كافية فإنه سيخرج من نطاق التكافؤ الخاص بذرته، ويسبب ذلك ظهور ثغرة إلكترونية في الموقع الذي تركه الإلكترون. بعد ذلك، يقوم الإلكترون بملء الفراغ أو الثغرة الإلكترونية في إحدى الذرات الشائبة الأخرى. وتسبب هذه الحركة انتقالاً للشحنة الكهربائية ويولد ذلك تياراً كهربائياً معاكساً في الاتجاه لجهة حركة الإلكترون. ويُمكن النظر إلى ذلك بطريقة أخرى، حيث تسبب حركة الإلكترونات من ذرة إلى أخرى ضمن البنية البلورية المشوبة، حركةً للثغرات بالاتجاه المعاكس.(3)[59]

على الرغم من وجود عدد كبير من الثغرات الإلكترونية في مادة شبه الموصل المشوب من النوع P، فإنّه يظل متعادلاً كهربائياً، على اعتبار أن عدد البروتونات الإجمالي يساوي عدد الإلكترونات، وتكون الشحنة الكلية مُتعادلة.[58]

حوامل الشحنة الأقلية والأكثرية

حوامل الشحنة الأقلية والأكثرية في شبه المُوصِل المشوب[60]
شبه الموصل المشوب حاملات الشحنة الأقلية حاملات الشحنة الأكثرية
النوع N الثقوب الإلكترونية الإلكترونات
النوع P الإلكترونات الثقوب الإلكترونية

في شبه الموصل الذاتي، قد تكتسب بعض إلكترونات التكافؤ طاقة حركيّة إضافيّة كافيّة لتُغادر نطاق التكافؤ، ويكون مصدر هذه الطاقة ضوئيٌّ أو حراريٌّ. نتيجةً لذلك، تغادر هذه الإلكترونات ذرّاتها وتصبح إلكتروناتٍ حُرّة ضمن البنية البلوريّة وتُخلّف وراءَها ثغراتٍ إلكترونيّة مُوجبة.[61]

في شبه موصولٍ مشوبٍ من النوع N، تحصل الزيادة في عدد الإلكترونات المُرشّحة لتصبح إلكترونات حُرّة، ويكون عدد هذه الإلكترونات أكبر بكثير من عدد الثغرات الموجودة في هذا النوع من أشباه الموصلات المشوبة. أمّا في شبه الموصل من النوع P، فإنّ الإشابة تُسبب زيادةً في عدد الثغرات الإلكترونيّة في مقابل بقاء عدد الإلكترونات المرشحة لتكون حرة على ما هو عليه. لذلك، في شبه الموصل من النوع N، توصف الإلكترونات بأنّها حاملات الشحنة الأكثرية وتُوصف الثغرات بأنهنّ حملات الشحنة الأقليّة. أمّا في شبه الموصل المشوب من النوع P، فإنّ حاملات الشحنة الأكثرّية هُنّ الثغرات الإلكترونيّة وحاملات الشحنة الأقليّة هُنّ الإلكترونات.[60]

تتحرك حاملات الشحنة بإحدى طريقتين، هما الانجراف (Drift)‏ والانتشار (Diffusion)‏. أمّا الانجراف فهو حركة حاملات الشحنة بتأثير الحقل الكهربائي، وأما الانتشار فهو حركة حاملات الشحنة بين منطقتين، يكون تركيز الحاملات مرتفعاً في المنطقة الأولى ومُنخفضاً في الثانية، ويكون الانتقال من المنطقة ذات التركيز المرتفع إلى المنطقة ذات التركيز المنخفض.[62] على أي حال، وفي كلا النوعين، N و P، تحمل حاملات الشحنة الأكثريّة الجزء الأكبر من الشحنة الكهربائيّة وتُسبب حركتها مرور تيارٍ رئيسيّ في الوصلة، أمّا حركة حاملات الشحنة الأقليّة، فتسبب مرور تيّارٍ ثانويّ صغير القيمة مُقارنةً مع التيّار الرئيسيّ.[63]

بنية الترانزستور

الوصلة ثنائية الطبقات

بنية الوصلة

الحزم الطاقية لوصلة PN بدون تحييز، وتم إظهار الحقل الكهربائي في منطقة العبور على شكل منحدر، تحتاج حوامل الشحن الأكثرية في النوع N إلى طاقة لاجتيازه.
انتشار حملة الشحنات عبر وصلة PN، وتجمّع الشحنات على طرفي الوصلة وظهور فرق جهد العبور، بالإضافة لحركة حوامل الشحنات الأكثرية والأقلية في نوعي شبه الموصلات.
وصلة PN بدون تحييز.

يتم تصنيع وصلة PN من خلال جمع مادتي شبه موصل واحد من نوعين مختلفين، هما النوع P والنوع N. يمكن أن تجري عملية الجمع باستخدام تقنيات مُختلفة مثل غرس الأيونات أو عن طريق الانتشار. تُقسّم وصلة PN إلى ثلاث مناطق هي: المنطقة P والمنطقة N وبينهما منطقة الوصلة التي تسمى أيضاً منطقة العبور أو منطقة افتقار، والسبب في التسمية الأولى هو كونها المنطقة التي تعبرها حوامل الشحنات أثتاء حركتها، وفي التسمية الثانية هو افتقارها لحوامل الشحنات التي سوف تنتقل من جانبي الوصلة بعد عملية الجمع بحيث تنجذب الإلكترونات الحرة السالبة إلى الثغرات الإلكترونية الموجبة.[64]

في الحالة العامة، وبعد إنشاء وصلة PN، تنتقل الإلكترونات الحرة، والتي تشكل حوامل الشحنة الأكثرية في شبه الموصل من النوع N، باتجاه الثغرات الإلكترونية في شبه الموصل من النوع P، وتسمى هذه العملية بانتشار الإلكترونات، وكلما كان موقع الإلكترون الحر أقرب إلى الوصلة، كان انجذابه نحو الثغرة الإلكترونية أكبر. نتيجة لذلك تتجمع الشحنة السالبة على طرف الوصلة في شبه الموصل من النوع P، والشحنة الموجبة على طرف الوصلة في شبه الموصل من النوع N.[65]

مع استمرار انجراف حاملات الشحنة الأكثريّة، تبدأ الشحنات بالتراكم على طرفي الوصلة، ونتيجة لذلك، يحصل فرق جهد كهربائي بين الطرفين، يُسمّى جهد العبور (Built-in voltage)‏. ينتج عن هذا الفرق حقل كهربائي ، مع زيادة الفرق في الجهد بشكل تدريجي كنتيجة لزيادة الشحنة المُتجمّعة على طرفي منقطة العبور، تزداد قوة الحقل الكهربائي حتى تبلغ الحدّ الذي يمنع أي ألكترونات حرة جديدة من الانتقال من بين المادتين، في حال عدم وجود جهد خارجي مُطبّق، مع ثبات درجة الحرارة، فإنّ طرفي الوصلة يُصبحان مستقرين كهربائياً، ويسمى هذا التوازن بالتوازن الحراري.[66][67]

في نفس الوقت، ومع توسّع منطقة العبور، وتجمّع الشحنات على طرفيها، فإنّ حاملات الشحنة الأقليّة اللواتي أصبحن في منطقة العبور في كلا الطرفين، تتأثّر بالحقل الكهربائي فيها، وتتسرب نحو الطرف الآخر، لذلك، يمر تيار كهربائي صغير ناجم عن تسرب حوامل الشحنة الأقلية باتجاه معاكس للتيار الرئيسي في الوصلة، ويكون ذو قطبية متوافقة مع قطبية الحقل الكهربائي الناتج عن تجمّع الشحنات.[68]

تحييز الوصلة

تحييز (Biasing)‏ أي جهاز إلكتروني هو تطبيق جهد خارجي مستمر على نهاياته،[69] وتحييز الوصلة الثنائيّة هو تطبيق جهد مُستمر على طرفيها. هناك نوعين لتحييز الوصلة الثنائية:[70]

  1. التحييز الأمامي ( Forward bias)‏.
  2. التحييز العكسي ( Reverse bias)‏.
التحييز الأمامي
الحزم الطاقية في وصلة PN محيّزة أمامياً. يظهر نقصان فرق الجهد في منطقة العبور على شكل منحدر ذو حجم أصغر مقارنة مع الوصلة بدون تحييز.
الدارة الكهربائية المستعملة لتحييز وصلة PN أماميّاً.
التحييز الأمامي لوصلة PN.

لتحييز الوصلة أمامياً، يتم توصيل شبه الموصل من النوع N إلى القطب السالب من مولد خارجي جهده ، وشبه الموصل من النوع P إلى القطب الموجب لنفس المولد.[69] يسبب هذا التوصيل تطبيق جهد كهربائي مُعاكس بالقطبية لجهد العبور الموجود سلفاً نتيجة لإنشاء الوصلة، وتكون المُحصلة الناتجة هي فرق الجهدين. إذا كانت قيمة أكبر من قيمة ، فإنّ الجهد الخارجي يتغلب على جهد العبور، وتكون المحصلة الجبرية للحقلين أكبر من الصفر، أي ، ويُسبب ذلك حركة حاملات الشحنة الأكثريّة بشكل متواصل عبر الوصلة.[71]

فيما يخص حركة حاملات الشحنة، تنتشر الثغرات الإلكترونية من شبه الموصل المشوب النوع P باتجاه القطب الموجب للمولد، وتنتشر الإلكترونات الحرّة من شبه الموصل المشوب من النوع N باتجاه القطب السالب للمولد، وينتج عن هاتين الحركتين تيارٌ يعبر الوصلة من شبه الموصل من النوع P باتجاه شبه الموصل من النوع N، وبشكلٍ متوافق مع قطبية التغذية الخارجية.(4)[72] يزداد التيار المار في الوصلة مع فرق الجهد المطبق، وكلما كان الجهد المطبق أكبر في القيمة كان التيار المار في الوصلة أكبر.[73]

التحييز العكسي
الحزم الطاقية في وصلة PN محيّزة عكسياً، تظهر زيادة فرق الجهد في منطقة العبور على شكل منحدر ذو حجم أكبر مقارنة مع الوصلة بدون تحييز.
الدارة الكهربائية المستعملة لتحييز وصلة PN عكسياً.
التحييز العكسي لوصلة PN.

لتحييز الوصلة عكسياً، يتم توصيل شبه الموصل من النوع N إلى القطب الموجب لمُولّد خارجيّ جهده ، وشبه الموصل من النوع N إلى القطب السالب لنفس المولد.[74] يسبب هذا التوصيل تطبيق حقل متوافق بالقطبية مع الحقل الناتج عن جهد العبور والموجود سلفاً نتيجة لإنشاء الوصلة ، وتكون المُحصلة الجبريّة للحقلين مساوية لمجموعهما أي . نتيجة لذلك، يزداد عرض منطقة العبور على جانبي الوصلة، ويعيق ذلك حركة حاملات الشحنة الأكثريّة.[75]

فيما يخص حركة حاملات الشحنة، فإن انتشار حوامل الشحنات الأكثرية يكون ضعيفاً بسبب حاجز الجهد المضاعف، وينتج عن هذا الانتشار تيار صغير جداً يمكن إهماله، أما تيار الإشباع العكسي، والذي ينتج عن انجراف حاملات الشحنة المتولدة في منطقة العبور، فيكون ثابت القيمة، ولا يتعلق بقيمة الجهد الخارجي المطبق، ومعاكس في جهته مع قطبية المولّد.[76] يُسمّى هذا التيار بتيار التسريب (Leakage current)‏ أو بتيار الإشباع العكسي (Reverse saturation current)‏.[77]

الوصلة ثلاثية الطبقات

بنية الوصلة

النوع NPN
النوع PNP
بنية الترانزستور ثنائي القطب (الشكل تجريدي، أبعاد المناطق غير متناسبة)

الترانزستور هو عنصرٌ إلكترونيّ شبه موصل ثلاثيّ الطبقات، يتكون إمّا من طبقتين من شبه الموصل النوع N وطبقة من النوع P، أو من طبقتين من شبه الموصل من النوع P وطبقة من اشبه الموصل من النوع N، يُسمّى الأول ترانزستور NPN والثاني ترانزستور PNP.[78] تفصل الطبقة المغايرة بين الطبقتين المتماثلتين، وتُسمّى القاعدة، أمّا الطبقتين المتشابهتين فتسميان الباعث والمُجمّع.[5] يكون المجمّع هو أكبر الطبقات حجماً، وتكون القاعدة أصغرها، أمّا الباعث فيكون ذات مقاسات تقع بين الاثنين.[79] يكون تركيز الإشابة مرتفعاً في الباعث والمجمع وأكثر بعشرين ضعفاً على الأقل من القاعدة، ولكن هذا الرقم قد يبلغ المئات، مثلاً قد يكون تركيز الإشابة في مادة شبه المُوصِل، مُقدرّاً بواحدة شائبة في سم3، كما يلي: في الباعث وفي المجمع وفي القاعدة .[80]

سواءَ كان الترانزستور من النوع PNP أو كان NPN فإنّه يتكوّن من وصلتي PN تشتركان إمّا بشبه موصل من النوع N أو بشبه موصل من النوع P. لذلك، يُمكن تمثيل الوصلة الثلاثيّة على أنها تُشكّل ثنائيين يشتركان في أحد أقطابهما، فإذا كانت الوصلة هي NPN فهما يشتركان في المِصعد، وإن كانت الوصلة هي PNP فهما يشتركان في المِهبط.[9] لتفعيل الترانزستور يجري تحييز الوصلتين، وتخضعان عندها للقواعد الخاصة بانتقال حاملات الشحنات الأكثرية والأقلية.

تحييز الوصلة

تحييز الترانزستور هو تطبيق قيم للجهد الكهربائي المُستمر على دبابيسه بهدف ضبط كيفيّة عمله. يتكون الترانزستور ثنائي القطب من وصلتي PN، وتعني عملية التحييز تحديد قيمة الجهد المستمر الواجب تطبيقه على الباعث والقاعدة والمجمع من أجل تحييز هاتين الوصلتين. هناك حالات مختلفة لتحييز الوصلتين، فقد يتم تحييز وصلة الباعث والقاعدة أمامياً ووصلة القاعدة والمجمع عكسيّاً، وقد يتمّ العكس، فتحييز الوصلة الأولى عكسيّاً والثانية أماميّاً، وقد تحيز كلتا الوصلتان عكسيّاً معاً أو كلتاهما أماميّاً معاً، ويتحدد نمط عمل الترانزستور بحسب ذلك وهناك 4 أنماط متاحة:(5)[10][81]

حالات تحييز وصلتي PN في الترانزستور ثنائي القطب بحسب الجهود النسبية المطبقة على أقطابه[82]
نوع
الترانزستور
الجهد
المُطبّق
تحييز الوصلة نمط العمل
B-E B-C
إن بي إن E < B < C أمامي عكسي فعالّ
(المنطقة الأماميّة)
E < B > C أمامي أمامي إشباع
E > B < C عكسي عكسي قطع
E > B > C عكسي أمامي فعالّ
(المنطقة العكسيّة)
بي إن بي E < B < C عكسي أمامي فعالّ
(المنطقة العكسيّة)
E < B > C عكسي عكسي قطع
E > B < C أمامي أمامي إشباع
E > B > C أمامي عكسي فعالّ
(المنطقة الأماميّة)
مناطق العمل بحسب جهود تحييز الوصلتين في ترانزستور ثنائي بنوعيه، NPN وPNP.
  1. وصلة القاعدة والباعث مُحيّزةٌ أَماميّاً والقاعدة والمُجمّع مُحيّزةٌ عكسيّاً، يكون الترانزستور في نمط العمل الأماميّ، ويمكن أن يعمل عندها كمضخم للتيار أو الجهد،[83] بحسب طريقة إعداد الوصلة. في هذا النمط، يقوم الباعث بحقن حوامل الشحنة الأكثريّة إلى المُجمّع عبر القاعدة، وتتحدد نوعيّة حوامل الشحنة بنوعية الترانزستور، فهي الإلكترونات الحرّة من أجل NPN، والثغرات الإلكترونيّة من أجل PNP.
  2. وصلة الباعث والقاعدة مُحيّزة عكسيّاً والقاعدة والمجمع محيزة أماميّاً، يكون الترانزستور في نمط العمل العكسي، ويمكن أن يعمل الترانزستور عندها كمضخم للتيار أو الجهد بحسب طريقة إعداد الوصلة. في هذه الحالة يقوم المُجمّع بحقن حوامل الشحنة الأكثريّة إلى الباعث عبر القاعدة.
  3. وصلتا الباعث والقاعدة مُحيّزتان أماميّاً، ويكون الترانزستور عندها في نمط الإشباع. في هذه الحالة يقوم الباعث بحقن حوامل الشحنة الأكثرية إلى المجمع عبر القاعدة، ويقوم المجمع بحق حوامل الشحنة الأكثريّة إلى الباعث عبر القاعدة، وتكون الوصلة الثلاثيّة مغمورة بحوامل الشحنات الأكثريّة.
  4. وصلتا الباعث والقاعدة محيزتان عكسيّاً، ويكون الترانزستور عندها في نمط القطع. يمكن أن يعمل الترانزستور كمفتاح إلكترونيّ عندما يتم نقل نمط عمله بين القطع والإشباع.[83] في هذه الحالة تستقبل القاعدة حوامل الشحنات الأقلية فقط من الباعث والمجمع معاً، ويمر تيار تسريب صغير جداً في القاعدة، من مرتبة أمبير.

يجب الانتباه إلى أن عملية تحييز الترانزستور PNP معاكسة بقطبية الجهود المستعملة لعملية تحييز الترانزستور NPN.[84]

  • حركة حوامل الشحنات في وصلة NPN، في نمط العمل الفعّال الأمامي حيث وصلة الباعث والقاعدة محيّزة أماميّاً، والمجمع والقاعدة محيّزة عكسيّاً

  • حركة حوامل الشحنات في وصلة PNP، في نمط العمل الفعّال العكسي حيث وصلة الباعث والقاعدة مُحيّزة أماميّاً، والمجمع والقاعدة محيّزة عكسيّاً

تيارات الوصلة

قوانين لحساب تيارات الدبابيس في الترانزستور بغض النظر عن إعداد الوصلة أو دارة التحييز
الترانزستور
إن بي إن
[85]
بي إن بي
[86]
تيار القاعدة
[a]
تيار المُجمّع
تيار الباعث
الملاحظات
  1. ^ و هو الجهد الحراري، وتساوي قيمته 26 ميلي فولت في درجة حرارة الغرفة، وتحسب قيمته باستخدام العلاقة:[87]
    خطأ رياضيات (خطأ في الصياغة): {\displaystyle V_{TH} = rac {KT}{q}}
    حيث هي درجة الحرارة مقدرة بالكلفن، و هو ثابت بولتزمان، و هي شحنة الإلكترون مقدرة بالكولون.

يمكن بتطبيق قانون كيرشوف الأول على الترانزستور ثنائي القطب، في الترانزستور NPN، يدخل التيار من المجمع والقاعدة، ويخرج من الباعث، أما في الترانزستور PNP، فيدخل من الباعث ويخرج من القاعدة والمُجمّع، وفي كلا الحالتين، يكون تيار الباعث مساوٍ لمجموع تياري المُجمع والقاعدة ، ويُعبّر عن ذلك رياضياً بالشكل:[88]

بالإضافة لذلك، هناك أيضاً تيار الإشباع ، وتكون قيمته صغيرة ضمن المجال أمبير، ولا تتعلق بالجهد الخارجي المطبق ولكن بدرجة الحرارة وأبعاد منطقة العبور.[89]

العامل ألفا

يُعرّف العامل ألفا الأمامي بأنّه النسبة بين تيار المجمع وتيار الباعث من أجل عمل الترانزستور في المنطقة الفعّالة الأماميّة، ويسمى أيضاً ربح التيار في وصلة القاعدة المشتركة، ويُوصف رياضياً عند استعمال القيم المستمرّة بالعلاقة:[89]

أما عند العمل استعمال القيم المتناوبة، فإنّ قيمة العامل بيتا تتعلق بحركة نقطة العمل، وتُحسب عندها من أجل قيمة ثابتة لجهد المُجمّع والقاعدة، وتحدد قيمتان لتياري المجمع والباعث من أجل مجموعتين من قيم التحييز المختلفة، ثُمّ يحسب فرق القيمتين من أجل كل تيار، أيّ، ويُعبّر رياضياً عن قيمة العامل ألفا كنسبة بين الفرقين بالشكل التالي:[90]

تكون قيمة العامل ألفا أصغر من الواحد دائماً، وتتراوح عادة 0.95 و 0.998.[89]

العامل بيتا

عند عمل الترانزستور في النمط الفعّال الأمامي، يُستخدم العامل بيتا الأمامي لوصف العلاقة بين التيارات، ويشار إليه أحياناً بالعامل بيتا فقط، ويُسمّى أيضاً في بعض المراجع ربح التيار الأمامي في وصلة الباعث المشترك، أو العامل ،[91] ويُسمّى أيضاً عامل التضخيم. وهو النسبة بين تيار المُجمع وتيار القاعدة، ولا واحدة له، يُوصف هذا العامل رياضيّاً عند التحييز ترانزستور بالجهد المستمر بالعلاقة:[92]

أمّا عند استعمال القيم المُتناوبة، فإنّ قيمته تتعلق بحركة نقطة العمل، وتُحسب عندها من أجل قيمة ثابتة لجهد المُجمّع والباعث، ويُسمّى أيضاً العامل ،[91] ويُعبّر رياضيّاً عن هذه العلاقة بالشكل الثالي:[93]

أمّا عند العمل بالنمط الفعال العكسي، فيُعرّف العامل بيتا العكسي وهو النسبة بين تيار الباعث وتيار القاعدة، يُوصف هذا العامل رياضيّاً عند العمل بنمط التيار المستمر بالعلاقة:[85]

تكون قيمة العامل بيتا الأماميّ مُرتفعة مُقارنةً بالعامل ألفا الأمامي، وتعبّر عن نسبة تضخيم التيار، وتتراوح عادة بين 10 و 500.[85] أمّا قيمة العامل بيتا العكسيّ فتكون صغيرةً مقارنة بعامل بيتا الأماميّ، وتتراوح بين 0.1 و 5.[94]

كما يمكن أن يُستخدم العامل بيتا الأمامي لوصف العلاقة بين تيار الباعث وتيار القاعدة وفق العلاقة التالية:[95]

أخيراً، يُعرّف العامل ألفا العكسي من خلال العلاقة التالية التي تربطه مع العامل بيتا العكسي:[96]

وهذه العلاقة صحيحة أيضاً من عندما يكون العاملان أماميّان معاً.[89]

تيارا التسريب العكسيان
دارة قياس التيار
دارة قياس التيار
دارات قياس تياري التسريب العكسيين في وصلة NPN.

تيار التسريب العكسي هو تيار كهربائي ناجم عن حركة الشحنات الأقليّة عند التحييز العكسيّ لوصلة شبه موصل. ويُوصف هذا التيار بأنّه عكسيّ لأن أثره يصبح واضحاً عند التحييز العكسيّ للوصلة، وترتبط قيمته بحوامل الشحنة المتولدة في منطقة العبور، لا بالجهد الكهربائي المُطبق على الوصلة.[77]

في ترانزستور ثنائي القطب من النوع NPN، يمرّ تيارا تسريب عكسيّان الأوّل بين المُجمّع والقاعدة والثاني بين المُجمّع والباعِث، ويُمكن قياسهما من خلال تطبيق جهد كهربائي مناسب على الدبوسين المعنيين، وترك الدبوس الثالث بدون تطبيق أي جهد، أي ترك دارته مفتوحة. وهذان التياران هما:[97]

  1. تيار التسريب العكسي بين المجمع والقاعدة مع باعث مفتوح .
  2. تيار التسريب العكسي بين المجمع والباعث مع قاعدة مفتوحة .

يلعب كل من التيارين دوراً رئيسياً في تحديد الحدود التي تفصل بين منطقة القطع ومنطقة العمل الفعال في ميزة خرج الترانزستور.[98] تكون قيمة تيار التسريب العكسي بين المجمع والقاعدة مع باعث مفتوح صغيرة من رتبة النانو أمبير،[99] وتتبع درجة الحرارة.[100]

يرتبط تيارا التسريب العكسيان مع بعضهما البعض بالعلاقة الرياضية:[101]

إعداد الوصلة

خصائص الوصلات المختلفة للترانزستور ثنائي القطب[102]
الخاصية القاعدة المشتركة الباعث المشترك المجمع المشترك
ربح الجهد
مرتفع
مرتفع
أقل من الواحد
ربح التيار
أقل من الواحد
مرتفع
مرتفع
ربح الاستطاعة
معتدل
مرتفع
مرتفع
انعكاس في الطور
لا
نعم
لا
معاوقة الدخل
منخفضة
معتدلة
مرتفعة
معاوقة الخرج
مرتفعة
معتدلة
منخفضة

الترانزستور ثنائي القطب هو عنصر إلكتروني ثُلاثي النهايات، دبابيسه هي القاعدة والباعث والمجمع. في التطبيق العملي، يكون هناك دارتان منفصلتان هما دارتا الدخل والخرج، أي تكون هناك حاجة لأربعة أقطاب، يُستخدم اثنان منهما من أجل دارة الدخل واثنان من أجل دارة الخرج.[103] ولكنّ وبما أن هذا الترانزسستور له ثلاثة دبابيس فقط، فلا بد أن تشترك دارتا الدخل والخرج بأحد الأقطاب.[11] يتمّ تصنيف وصلات الترانزستور بناءً على النهاية المشترك بين الدارتين، وبناء على ذلك، تُصنّف وصلات التغذية المُستعملة لتحييز الترانزستور إلى ثلاث مجموعات:[104]

  • وصلة القاعدة المشتركة، وتكون القاعدة هي النقطة ذات الجهد المرجعي بين دارتي الدخل والخرج.
  • وصلة الباعث المشترك، ويكون الباعث هي النقطة ذات الجهد المرجعي بين دارتي الدخل الخرج.
  • وصلة المُجمّع المشترك، ويكون المُجمّع هي النقطة ذات الجهد المرجعي بين دارتي الدخل والخرج.

يكون لكل وصلة خواص مميزة، تشمل الأرباح، أي ربح الجهد والتيار والاستطاعة، وهي نسب بين القيم المدروسة في دارتي الدخل والخرج، ومعاوقتي الدخل والخرج، وهي المعاوقة الكهربائية للدارة منظورّة من دارتي الدخل والخرج، بالإضافة ميّزة عكس طور الإشارة، أي حدوث فرق في طور الإشارة المدروسة بقيمة 180 درجة بين دارتي الدخل والخرج.[102]

القاعدة المشتركة
ترانزستور NPN
ترانزستور PNP
إعدادات وصلة القاعدة المشتركة في ترانزستور ثنائي القطب حيث تكون القاعدة مشتركة بين دارتي الدخل والخرج.
مميزة الدخل
مميزة الخرج
مميزتا الدخل والخرج لترانزستور ثنائي قطب NPN سيلكوني في وصلة القاعدة المشتركة.

في وصلة القاعدة المُشتركة تكون القاعدة هي النقطة ذات الجهد المرجعي بين دارتي الدخل والخرج، وتشمل دارة الدخل وصلة الباعث والقاعدة والتي يتم تحييزها أماميّاً. أمّا الوصلة الأخرى، والتي تشمل القاعدة والمُجمّع، فتُحيّز عكسيّاً، وتسمى دارة الخرج.[105]

تُدرس هذه الوصلة بواسطة مجموعتين منفصلتين من المنحنيات، تضمّ المجموعة الأولى دارة الدخل، ويجري فيها التركيز محددات الدخل، وتحديداً العلاقة بين تيار الباعث ، الذي يُمثّل تيار الدخل، وفرق الجهد بين القاعدة والباعث ، من أجل قيم مختلفة للجهد بين الباعث والمجمع وتسمى المنحنيات الناتجة مميّزة الدخل للترانزستور. أمّا في دارة الخرج، فتدرس العلاقة بين تيار المجمع ، الذي يُمثّل تيار الخرج، وفرق الجهد بين القاعدة والمجمع من أجل قيم مختلفة لتيار الباعث .[106]

في ترانزستور NPN، تبدي منحنيات ميزة الدخل سلوكاً مُركّباً، فطالما كانت قيمة جهد الدخل أقل من القيمة اللازمة للتغلب على جهد العبور في وصلة PN المُحيّزة أماميّاً، فإنّ قيمة تيار الخرج تكون صفريّة. أمّا عندما تكون قيمة جهد الدخل أكبر من قيمة عتبة العبور، فإنّ المنحي يسلك سلوكاً أسيّاً، وكلما كانت قيمة الجهد المُطبق لتحييز دارة الخرج عكسيّاً أكبر، كان انحدار منحني ميزة الدخل في القسم الأسيّ أكبر. أمّا مُميّزة الخرج. يجري تقسيم فضاء مميزة الخرج إلى ثلاث مناطق متمايزة وهذه المناطق هي:[107]

  1. منطقة القطع: وهي تظهر في المنطقة تحت الخط البياني الذي يمثل تيار دخلٍ صفري، أي ، ويكون تيار الخرج في هذه الحالة مساوياً لتيار التسريب العكسي ، لأنّ:[108]
    ويكون الترانزستور في هذه المنطقة إذا اختيرت قيم الجهود بحيث تحقق تحييزاً عكسيّاً للوصلتين.[109]
  2. المنطقة الفعالة: وتشغل هذه المنطقة معظم مساحة مميزة الخرج، وتكون في الربع الأول من جملة الإحداثيات الديكارتية، حيث تكون قيم النحورين الأفقي والشاقولي موجبةً، وفيها ومع زيادة قيمة تيار الباعث فوق الصفر، فإنّ تيار المُجمّع يزداد إلى قيمة مُقاربة له. أي يبدي تيار المُجمّع سلوكاً خطياً ذو ميل صفري تقريباً طالما كانت وصلة المجمع والقاعدة محيزّة عكسياً، أي طالما كانت قيمة أكبر من الصفر. لا تتعلق قيمة تيار المُجمّع بفرق الجهد بين المجمع والباعث.[109]
  3. منطقة الإشباع: وتظهر هذه المنطقة في القسم المُوافِق لجهد خرج أصغر من الصفر، أي وفيها تتغير قيمة تيار الخرج بشكل كبير مع تغيير جهد الخرج. يكون الترانزستور في هذه المنطقة إذا اختيرت قيم الجهود بحيث تحقق تحييزاً أماميّا للوصلتين.

أمّا في ترانزستور PNP، فتربط مميزة الدخل بين الجهد بين الباعث والقاعدة ، وبين تيار الباعث من أجل قيم مختلفة سالبة للجهد بين المُجمّع والقاعدة ، وتكون مميزة الدخل مشابهة في الترانزستور من النوع PNP مشابهة في شكلها لميزة الدخل في النوع NPN. في حين تُرسم مميزة الخرج في الربع الثالث من جملة الإحداثيات الديكارتية حيث تكون المحاور سالبة القيم، ويُمثّل المحور الأفقي فرق الجهد بين القاعدة والمجمع ، والمحور الشاقولي تيار المُجمّع ، وذلك من أجل قيم مُختلفة لتيار الباعث ، وتُقسم مميزة الخرج إلى مناطق القطع والعمل والإشباع بشكل مشابه للترانزستور NPN.[110]

تكون قيمة مقاومة الدخل في هذا الإعداد صغيرة، ونتيجة لذلك، يظهر تيار الدخل مع تطبيق جهود صغيرة على دارة الدخل.[109] لذلك، تستخدم هذه الوصلة كمضخم جهد، والسبب في ذلك أن تيار الدخل فيها مساوٍ تقريباً إلى تيار الخرج، ولكن قيمة المقاومة منظورة من دارة الدخل أقل بشكل ملحوظ من المقاومة منظورة من دارة الخرج، وذلك بسبب التحييز العكسي والأمامي للوصلتين، ويسبب هذا تضخيماً للجهد بين دارتي الدخل والخرج.

الباعث المشترك
ترانزستور NPN
ترانزستور PNP
إعدادات وصلة الباعث المشترك في ترانزستور ثنائي القطب.
مميزة الدخل
مميزة الخرج
مميزتا الدخل والخرج لترانزستور ثنائي قطب NPN سيلكوني في وصلة الباعث المشترك.

في هذا الإعداد، يكون الباعث هو النقطة ذات الجهد المرجعي لدارتي الدخل والخرج، حيث تشمل الدارة الأولى القاعدة والباعث أمّا الدارة الثانية، فتضمّ المجمع والباعث، ويجب أن يتم توصيل جهود التغذية بشكلٍ متوافق مع نوع الترانزستور لتحقيق التحييز المناسب لوصلتي الترانزستور.[111]

تُدرس هذه الوصلة بواسطة مجموعتين منفصلتين من المنحنيات، تشمل المجموعة الأولى مُحددات دارة الدخل، وتحديداً العلاقة بين تيار القاعدة ، وهو تيار الدخل، وفرق الجهد بين القاعدة والباعث ، من أجل قيم مختلفة للجهد بين المجمع والباعث وتُسمّى المنحنيات الناتجة مميّزة الدخل للترانزستور. أمّا في دارة الخرج، فتدرس العلاقة بين تيار المجمع ، وهو تيار الخرج وفرق الجهد بين المجمع والباعث وذلك من أجل قيم مختلفة لتيار القاعدة . وتُسمّى المُنحنيات الناتجة مُميّزة الخرج.[112]

في ترانزستور NPN تبدي منحنيات ميزة الدخل سلوكاً مركّباً، فطالما كانت قيمة جهد الدخل أقل من القيمة اللازمة للتغلب على جهد العبور في وصلة PN المُحيّزة أماميّاً، فإنّ قيمة تيار الخرج تكون صفريّة. أمّا عندما تكون قيمة جهد الدخل أكبر من قيمة عتبة العبور، فإنّ المنحي يسلك سلوكاً أسيّاً، وكلما كانت قيمة فرق الجهد بين الباعث والمجمع أكبر، كان انحدار منحني ميزة الدخل في القسم الأسيّ أقل. يجري تقسيم فضاء مميزة الخرج إلى ثلاث مناطق متمايزة بحسب تحييز دارتي الدخل والخرج، وهذه المناطق هي:[113]

  1. منطقة القطع: وهي تقع تحت الخط البياني الذي يمثل تيار دخلٍ صفري، أي ، وتكون قيمة تيار الخرج صغيرة جداً ومرتبطة بتيار التسريب العكسيّ، لأن:[114]
    ويكون الترانزستور في هذه المنطقة عندما تكون وصلتاه محيزتين بشكل عكسيّ.
  2. المنطقة الفعّالة: وتشمل الجزء الأكبر من مميزة الخرج، وتكون في الربع الأول من جملة الإحداثيات الديكارتية، وتبدأ مع زيادة قيمة تيار الدخل، أي تيار القاعدة، فوق الصفر، ويبدأ حينها تيار المُجمّع بالزيادة بشكلٍ طردي. يجب الانتباه إلى أن العلاقة بين تيار المجمع وجهد المجمع والباعث ليست خطيّة في المنطقة الفعّالة كلها، لكنّها تنزع لأن تكون كذلك في جزء مُحدد منها فقط.
  3. منطقة الإشباع: وتتحدد هذه المنقطة في الجزء الذي يكون فيه جهد الخرج أصغر من الصفر، وتيار الدخل أكبر من الصفر ويكون الترانزستور في هذه المنطقة عندما تكون وصلتاه محيزتين بشكل أمام.

أمّا في ترانزستور PNP، ترسم ميزة الدخل في الربع الثالث من جملة الإحداثيات الديكارتية حيث تكون المحاور سالبة القيم، ويرتبط فرق الجهد بين القاعدة والباعث مع تيار القاعدة وذلك من أجل قيم سالبة لفرق الجهد بين المجمع والباعث . وكذا الأمر لميزة الخرج التي ترسم في الربع الثالث، حيث يُمثّل المحور الأفقي فرق الجهد بين المجمع والباعث ، والشاقولي تيار المُجمّع . وذلك من أجل قيم سالبة لتيار القاعدة وتُقسم مميزة الخرج إلى مناطق القطع والفعالة والإشباع بشكل مشابه للترانزستور NPN.[115]

إن إعداد وصلة الباعث المشترك هو الإعداد الأكثر استعمالاً في ترانزستور ثنائي القطب، ويرجع ذلك لسببين: الأول هو أنه الإعداد الوحيد الذي يحقق ربحاً للجهد والتيار معاً، والثاني هو أن نسبة مقاومة الخرج إلى الدخل صغيرة وتتراوح بين 10 و100 أوم فقط.[116] تُستخدم هذه الوصلة لجعل الترانزستور يعمل كمفتاح إلكتروني، حيث يمكن التحكم بمرور التيار في دارة الخرج عن طريق ضبط جهد التغذية في دارة الدخل.[117] كما تستعمل أيضاً في عمليات تضخيم الإشارات المتناوبة،[118] وللاستفادة من ذلك، يتم وضع الترانزستور في القسم الخطي من المنطقة الفعالة.

المجمع المشترك
ترانزستور NPN
ترانزستور PNP
إعدادات وصلة المجمع المشترك في ترانزستور ثنائي القطب.
مميزة الدخل
مميزة الخرج
مميزتا الدخل والخرج لترانزستور سيلكوني ثنائي قطب NPN في وصلة المُجمّع المُشترك.

في هذه وصلة المُجمّع المُشترك يكون المجمع هو النقطة ذات الجهد المرحعي لدارتي الدخل والخرج، حيث تضم الدارة الأولى القاعدة والمجمع، أمّا الدارة الثانية، فتصل بين المجمع والباعث.[119] تُسمّى هذه الوصلة أيضاً مُتتبع الباعث (Emitter follower)‏.[120]

تُدرس هذه الوصلة بواسطة مجموعتين مُنفصلتين من الخطوط البيانيّة، تشمل الأولى مُحددات دارة الدخل، وتحديداً العلاقة بين تيار القاعدة ، الذي يُسمّى أيضاً تيارَ الدخل، وفرق الجهد بين المجمع والقاعدة ، وذلك من أجل قيم مُختلفة للجهد بين الباعث والمجمع أمّا في دارة الخرج، فتدرس العلاقة بين تيار الباعث ، ويسمى أيضاً تيار الخرج، وفرق الجهد بين المُجمّع والباعث وذلك من أجل قيم مختلفة لتيار القاعدة .[121]

في ترانزستور NPN، تختلف ميزة الدخل في وصلة المُجمّع المشترك عن ميزة الدخل في وصلتي القاعدة المشتركة والباعث المشترك، فهي لا تبدي أي خاصية أسيّة، فمن أجل كل قيمة لفرق الجهد بين الباعث القاعدة، تكون العلاقة بين جهد المجمع والقاعدة وتيار القاعدة خطية وذات ميل موجب، أي مع زيادة قيمة فرق الجهد بين المجمع والقاعدة تزداد قيمة تيار القاعدة بشكل خطي.[122] باستثناء كون تيار الخرج بدلاً من ، فإنّ المعلومات المستخلصة من ميزة الخرج في إعداد المجمع المشترك مُشابهة لنظيرتها في إعداد الباعث المشترك.[123] وذلك سواء في العلاقة بين تياري الدخل والخرج أو في تقسيم المميزة إلى مناطق القطع والفعالة والإشباع.

يُستخدم هذا الإعداد بشكل أساسي لأغراض مُطابقة المعاوقة الكهربائية، حيث تمتلك دارة الدخل قيمة معاوقة مرتفعة جداً، في حين تمتلك دارة الخرج قيمة معاوقة مُنخفضة، لذلك فإن باستطاعة الترانزستور في هذا الإعداد أن يلعب دور ربط بيني لمنبع ذي معاوقة خرج مرتفعة وحمل ذي معاوقة دخل مُنخفضة.[124][125]

تحييز الترانزستور

تحييز الترانزستور (Transistor Biasing)‏ هو تطبيق جهود كهربائية مستمرة وخارجية وبقطبية محددة على وصلتي الترانزستور بغرض تشغيله في منطقة محددة، تظراً لإن الجهود المُطبقة مستمرّة، فإنّ العملية تُسمّى أيضاً بالتحييز المستمر (DC Biasing)‏.[126] إن الهدف الأساسي من عملية التحييز الحصول على قيمة محددة لتيار الخرج من أجل قيمة محددة لجهد الخرج، وتُمثل هاتان القيمتان بنقطة ديكارتية على ميزة الخرج تُسمّى نقطة العمل أو النقطة الساكنة.[127]

يجري تحليل دارة التحييز من خلال دراسة منفصلة لدارتي الدخل والخرج وكتابة المعادلات الرياضية المُعبرة عن كل منهما، وهي العملية التي تسمى تحليل التحييز المستمر (DC Biasing analyzing)‏. يمكن استخدام المعادلات السابقة لتحديد العلاقة بين جهد الخرج وتيار الخرج من أجل قيمة محددة لجهد الدخل، وتسمى هذه العملية بتحديد نقطة العمل، ويجري اختيار هذه النقطة بما يتوافق مع نمط عمل المرغوب.

نقطة العمل

نقطة العمل (Operating point)‏ أو النقطة الساكنة (Quiescent Point)‏ هي زوج من القيم التي تمثل جهد وتيار الخرج (,) على ميزة خرج الترانزستور.[127] يرتبط تحديد نقطة العمل بالطريقة التي يُراد أن يعمل الترانزستور فيها، فإذا كان الهدف هو عمله كمضخم للإشارات الصغيرة، فإن اختيار عناصر الدارة يجب أن يحقق نقطة ضمن المنقطة الفعّالة،[15] أمّا إذا كان الهدف هو عمل الترانزستور كقاطع إلكتروني، فإن اختيار العناصر يجب أن يحقق نقطة عمل تنتقل بين منطقتي القطع والإشباع.[117]

يتمّ تحديد نقطة العمل من خلال تحييز وصلتي PN في الترانزستور، وتشمل عملية التحييز اختيار قيم العناصر الإلكترونية التي تجعل من نقطة العمل في الموقع المناسب الذي يتوافق مع غرض الدارة.[128]

تحديد نقطة العمل

كيفية تحديد نقطة العمل رياضيّاً من خلال تقاطع خط الحمل مع أحد الخطوط البيانية لتيار الدخل في ميزة الخرج.[129]

تحديد موقع نقطة العمل هو معرفة إحداثياتها الديكارتيّة على مخطط ميّزة الخرج الخاصة بالترانزستور. ولتحقيق ذلك، يجب دراسة دارتي الدخل والخرج بحسب إعدادات الوصلة المُستعملة، وحساب وإيجاد معادلة تيار الدخل والمعادلة التي تربط جهد الخرج بتيار الخرج، ثم حساب هذه القيم من أجل قيم محددة للعاملين ألفا وبيتا ولعناصر الدارة المستعملة.[128]

لتحديد نقطة العمل الخاصة بترانزستور تمّ تحييزه، تُتبع الخطوات التالية:[130]

  1. دراسة دارة الدخل، وحساب تيار الدخل ، باستخدام قانون كيرشوف الثاني، والذي تكون معادلته من الشكل:
    حيث تُمثّل علاقة بين الجهود الكهربائية في دارة الدخل، و علاقة بين المقاومات فيها.
  2. تحديد الخط البياني المتوافق مع قيمة تيار الدخل في ميزة الخرج، إذا كانت قيمة تيار الدخل أصغر من الصفر، فالترانزستور في منطقة القطع.
  3. دراسة دارة الخرج وإيجاد العلاقة بين تيار الخرج و جهد الخرج ، باستعمال قانون كيرشوف الثاني، وتكون المعادلة من الشكل:
    تكون هذه المعادلة من الدرجة الأولى، أي أنها تمثل مستقيماً في المستوي الديكارتي.
  4. رسم المستقيم السابق على ميزة الخرج، ويسمى خط الحمل (Load line)‏، وهو مستقيم يربط بين جهد الخرج وأعظم تيار خرج ممكن موافق.[131]
  5. نقطة العمل هي نقطة تقاطع خط الحمل مع الخط البياني المُتوفق مع قيمة تيار الدخل.[132]
  • تأثير تغيير مقاومات دارة التحييز على موقع نقطة العمل.

  • تأثير تغيير قيمة تيار الدخل في دارة التحييز على موقع نقطة العمل.

  • تأثير تغيير قيم جهود التغذية في دارة التحييز على موقع نقطة العمل.

تحديد منطقة العمل

منطقتا العمل الخطية وغير الخطية في ميزة الخرج لترانزستور ثنائي القطب.

يكون لعمل الترانزستور ضمن الدارة الإلكترونية حدود فيزيائية لا يمكن تجاوزها، تُحدد هذه الحدود منطقة عمل تسمى منطقة العمل الخطية، فإذا كانت نقطة العمل ضمن المنطقة الخطيّة، يكون التشوّه في الإشارة صغيراً أو معدوماً، أمّا إذا كانت نقطة العمل في المنطقة غير الخطية، فإن تشوّه الإشارة يكون كبيراً، وقد تسبب شروط العمل في المنطقة غير الخطية ضرراً دائماً في الترانزستور.[133]

إنّ أقصى تيار خرج يمكن أن يتحمله الترانزستور ويحافظ على الخاصية الخطيّة هو تيار الخرج الأعظمي، في حين تكون قيمة أدنى تيار في المنطقة الخطيّة هي تيار التسريب العكسي الذي يتحدد بحسب إعداد الوصلة. أمّا أدنى جهد خرج في المنطقة الخطيّة فيُسمّى جهد الإشباع ، وإذا كانت قيمة جهد الخرج أقل من هذه العتبة، فإنّ الترانزستور يعمل في نمط الإشباع. أمّا أقصى جهد خرج للترانزستور من أجل الحفاظ على نقطة العمل في المنطقة الخطيّة، فيُسمّى جهد الخرج الأعظمي، وتتحدد قيم هذه العتبات في ورقة بيانات الترانزستور. بالإضافة للشرطين السابقين، لا يمكن أن يبدد الترانزستور استطاعة حرارية أعلى من حد مُعين هو ، وعادة ما يتم تحديد هذا الحدّ من ورقة بيانات العنصر، على أي حال، فإن جميع النقاط في ميزة الخرج (, ) التي تحقق العلاقة السابقة تُشكّل حدّاً علويّاً لمنطقة العمل الخطيّة.[134]

دارات تحييز الترانزستور

دارة التحييز لوصلة القاعدة المشتركة

دارة الانحياز الثابت لترانزستور من النوع NPN.

في دارة التحييز الخاصّة بوصلة القاعدة المُشتركة تكون القاعدة هي النهاية المُشتركة بين دارتي الدخل والخرج. تضمّ دارة الدخل وصلة الباعث والقاعدة، ويجري تحييزها أماميّا باستخدام مولد جهده ، ويكون تيار الدخل هو ، أما دارة الخرج فتضمّ وصلة المُجمّع والقاعدة، ويتمّ تحييزها عكسيّاً باستعمال مولّد جهده ويكون تيار الخرج هو .[135]

يجري التحليل المستمر للدارة كما يلي:[136]

  1. تطبيق قانون كيروشوف الثاني على دارة الدخل، ويمكن كتابة المعادلة:
    أي:
  2. حساب قيمة تيار المجمع بحسب العلاقة:
  3. تطبيق قانون كيروشوف الثاني على دارة الخرج، ويمكن كتابة المعادلة:
    أي:

دارة التحييز الثابت

دارة الانحياز الثابت لترانزستور من النوع NPN.

دارة التحييز الثابت (Fixed-Bias Circuit)‏ هي دارة تحييز لترانزستور ثنائي القطب بوصلة الباعث المشترك، يُوصل المُجمّع والقاعدة إلى جهد تغذية عبر مقاومتين هما و على الترتيب، أمّا الباعث فيُؤرّض. تستعمل هذه الوصلة عند عمل الترانزستور كمُضخم، حيث يتم تمرير إشارة الدخل المتناوبة من القاعدة والحصول على إشارة الخرج المضخّمة من المجمع. يكون جهد التغذية هو الجهد المطبق في دراتي الدخل والخرج، اللتان تُسميان على الترتيب دارة القاعدة والباعث ودارة المجمع والباعث. يكون تيار دارة الدخل هو تيار القاعدة أمّا تيار دارة الخرج فهو تيار المجمع.[137]

يجري التحليل المستمر للدراة كما يلي:[138]

  1. تطبيق قانون كيروشوف الثاني على دارة الدخل، ويمكن كتابة المعادلة:
    أي:
  2. تطبيق قانون كيروشوف الثاني على دارة الخرج فيمكن كتابة المعادلة:
    أي:
  3. أمّا تيار الخرج من أجل جهد صفري، والذي يُسمّى أيضاً تيار الإشباع فيحسب بالعلاقة:[139]

دارة التحييز ذات الباعث المستقر

دارة التحييز ذات الباعث المُستقر ترانزستور من النوع NPN.

دارة التحييز ذات الباعث المستقر (Emitter-stabilized bias circuit)‏ هي دارة تحييز لترانزستور ثنائي القطب بوصلة الباعث المشترك. تتشابه هذه الدارة في بنيتها مع دارة التحييز الثابت، مع فرق وحيد هو زيادة مقاومة ذات قيمة صغيرة، توصل بين الباعث والأرضي هي ، تكون دارة التحييز ذات الباعث المستقر أكثر استقراراً بالنسبة لتغيرات درجة الحرارة مقارنة مع دارة التحييز الثابت.[140]

يجري التحليل المستمر للدارة كما يلي:[141]

  1. من دارة الدخل، بتطبيق قانون كيرشوف الثاني، يُمكن كتابة المعادلة التالية:
    مع اعتبار أن:
    يكون:
  2. من دارة الخرج، بتطبيق قانون كيروشوف الثاني على، يمكن كتابة المعادلة:
    مع اعتبار أن: ، يمكن كتابة المعادلة:
  3. أمّا تيار الخرج من أجل جهد صفري، والذي يُسمّى أيضاً تيار الإشباع فيُحسب بالعلاقة:[142]

دارة التحييز بمقسم الجهد

دارة التحييز بمقسم الجهد لترانزستور إن بي إن من بوصلة الباعث المشترك.

دراة التحييز بمقسم الجهد (Voltage-divider bias circuit)‏ هي دارة تحييز لترانزستور ثنائي القطب بوصلة الباعث المشترك. إنّ المشكلة الأساسية دارة التحييز بالباعث الثابت هو ارتباط كل من تيار الخرج وجهد الخرج بالعامل بيتا، الذي يكون بدوره حساساً لدرجة الحرارة، خاصة في الترانزستورات السيليكونية. تؤمن دارة التحييز بمقسم الجهد دارة تحييز يكون جهد الخرج وتياره مُستقلان عن العامل بيتا. يجري توصيل جهد التغدية نفسه إلى دارتي الدخل والخرج، في دارة الدخل، يتم توصيل القاعدة بين مقاومتين لمقسم جهد، هما على الترتيب و. أمّا في دارة الخرج فيجري توصيل جهد التغدية إلى المُجمِّع عبر مقاومة المجمع والباعث إلى الأرضي عبر مقاومة الباعث .[143]

يجري التحليل المستمر للدارة كما يلي:[144]

  1. بحسب نظرية ثيفنين، يتمّ الاستعاضة عن مقسم الجهد بمنبع جهد ثيفنين ومقاومة ثيفنين، وتحسب قيمتهما باستعمال العلاقتين:
  2. بعد ذلك، يجري استبدال مُقسّم الجهد بمقاومة ثيفنين ومنبعه.ومع تُصبح معادلة دارة الدخل:
    فيكون:
  3. في دارة الخرج، تكون المعادلة بحسب قانون كيرشوف الثاني:
    مع اعتبار أن: ، يمكن كتابة المعادلة بالشكل التالي:
  4. أمّا تيار الإشباع فيُحسب بالعلاقة:[145]

دارات تحييز أخرى

  • دارة التحييز بالتغذية العكسية لترانزستور NPN من بوصلة الباعث المشترك.

  • دارة تحييز أخرى لترانزستور من النوع NPN بوصلة الباعث المشترك.

  • دارة تحييز باستخدام مقسم الجهد مع منبعي تغذية لترانزستور من النوع NPN بوصلة الباعث المشترك.

  • دارة تحييز لترانزستور من النوع NPN بوصلة المجمع المشترك.

  • دارة متتبع الباعث لتحييز لترانزستور من النوع NPN بوصلة المجمع المشترك.

نمذجة الترانزستور

يُعرّف نموذج الترانزستور بأنه مجموعة من عناصر الدارة التي تحاكي تحت شروط عمل محددة وبشكل تقريبي السلوك الفعلي لأشباه الموصولات المُشكّلة للترانزستور.[146] يُمكن نمذجة الترانزستور باستعمال نماذج خطيّة أو غير خطيّة[147] في النماذج الخطية تستعمل الدارات الخطيّة فقط، أمّا في النماذج غير الخطية فتستعمل عناصر غير خطية مثل الثنائي، أشهر النماذج الخطيّة هي:

  • نموذج آر إي
  • النموذج المكافئ الهجين
  • نموذج تي
  • نموذج باي الهجين

أمّا أشهر النماذج غير الخطية للترانستور ثتائي القطب فهي:

  • نموذج إيبرس مول
  • نموذج غوميل بون

تُصنّف نماذج الترانزستور أيضاً بحسب الإشارات التي التي تُضّخمها إلى نماذج إشارات صغيرة ونماذج إشارات كبيرة.(11) يكون لمضخمات الإشارات الصغيرة ربح جهد عالٍ وربح تيار منخفض، ولذلك وهي لا تستطيع نقل تيارات كبيرة وتستعمل في مراحل التضخيم الأولى، أما مضخمات الإشارات الكبيرة فلها ربح تيار عالٍ ويمكن أن توصل إلى الحمل مباشرة، لذلك تستعمل في مراحل التضخيم المتأخرة.[148]

النماذج الخطيّة

النموذج آر إي

المحددات الأساسية لترانزستور PNP بحسب نموذج آر إي
وصلة القاعدة المشتركة وصلة الباعث المشترك وصلة المجمع المشترك
BJT pnp common base re model.svg BJT pnp common emitter re model.svg BJT pnp common collector re model.svg

في نموذج آر إي (model )‏، يتمّ استبدال الترانزستور برباعي أقطاب يحتوي على ثنائي ومنبع تيار مُتحكّم به، ومنبع التيار المُتحكّم به هو منبع للتيار ترتبط مُحدداته بتيار في موقع آخر من الدارة. يُمثّل الثنائي في حالة التحييز الأمامي بمقاومة تُسمّى مقاومة الباعث المُتزايدة (Emitter incremental resistance)‏ ويُرمز لها: ، وهي التي أعطت هذا النموذج اسمه، وتحسب قيمتها من العلاقة:[149]

  • حيث هو الجهد الحراري، وتساوي قيمته 26 ميلي فولت في درجة حرارة الغرفة، وتحسب قيمته باستخدام العلاقة:[87]
  • حيث هي درجة الحرارة مقدرة بالكلفن، و هو ثابت بولتزمان، و هي شحنة الإلكترون مقدرة بالكولون.

يستعمل هذا النموذج لدراسة الترانزستور في نمط التيار المتناوب من أجل تضخيم الإشارات الصغيرة.[150]

النموذج المكافئ الهجين

الدارة الأساسية المستعملة في توليد معادلات النموذج الهجين المكافئ.

وسُميّ النموذج بالهجين لأنه معادلاته تحتوي خليطاً من محددات الدخل والخرج معاً، ومنها اشتق الرمز المُستعمل لتسمية المحددات، وهو الحرف الأول من كلمة هجين (Hybrid)‏.في هذا النموذج يتم استبدال الترانزستور برباعي الأقطاب، يضمّ هذا الرباعي عنصرين مُتحكم بهما يربطان الجهود والتيارات بين منفذي الدخل والخرج. بشكلٍ أكثر تفصيلاً، يحتوي هذا الرباعي على مقاومة كهربائية قيمتها أوم، موصولة على التسلسل مع منبع جهد متحكم به قيمته فولت بين قطبي منفذ الدخل، ويضم أيضاً مقاومة سماحيتها سيمنز موصولة على التفرع مع منبع تيار متحكم به قيمة تياره ، وكلاهما موصول على التفرع مع قطب الخرج.[151]

في دارة كهذه، بتطبيق قانون كيرشوف الثاني على دارة الدخل، وقانون كيرشوف الأول على دارة الخرج يمكن كتابة المعادلتين التاليتين:[152]

ثُمّ تحسب قيم العوامل الأربعة كما يلي:[153]

العوامل الهجينة لترانزستور PNP بحسب النموذج المكافئ الهجين[154]
اسم المُحدد وصلة القاعدة المشتركة وصلة الباعث المشترك وصلة المجمع المشترك
مُحدد مقاومة الدخل
مُحدد نسبة تحويل الجهد المقلوب
مُحدد نسبة تحويل التيار
مُحدد مُوصليّة الخرج
الدارة المكافئة
الكاملة
PNP BJT common base full hybrid model.svg PNP BJT common emitter full hybrid model.svg PNP BJT common collector full hybrid model.svg
الدارة المكافئة
المختصرة
PNP BJT common base abbreviated hybrid model.svg PNP BJT common emitter abbreviated hybrid model.svg PNP BJT common collector abbreviated hybrid model.svg

بعد ذلك يُسمّى:[155](6)

  • المُحدد بمُحدد مقاومة الدخل ، ويقاس بالأوم،
  • المُحدد بمُحدد نسبة تحويل الجهد المقلوب وهو عديم الواحدة.
  • المُحدد بمُحدد نسبة تحويل التيار وهو أيضاً عديم الواحدة.
  • المُحدد بمُحدد موصليّة الخرج وواحدته السيمنز.

يُمكن أن تطبق المنهجية السابقة من أجل كل وصلة من وصلات الترانزستور، ويعطي ذلك 12 مُحدداً بالإجمال. في الدارسات العملية، غالباً ما يُهمل أثر مُحدد تحويل الجهد المقلوب، ويعوّض عنه بدارة مقصورة، وأثر مُحدد موصلية الخرج، ويعوّض عنه بدارة مفتوحة، وينتج ذلك دارة مكافئة كاملة تحتوي كل المُحددات الخاصة بوصلة محددة، ودارة مكافئة مختصرة لا تحتوي على العوامل المحذوفة. لتمييز العوامل الخاصة بكل وصلة، يُضاف أحد المحارف {b,e,c} من أجل القاعدة والباعث والمجمع على الترتيب، فتصبح عوامل وصلة القاعدة:، وعوامل وصلة الباعث المشترك وعوامل وصلة المُجمّع المُشترك .[156]

يستعمل النموذج المكافئ الهجين لمحاكاة الترانزستور عند العمل مع الإشارات الصغيرة. إنّ نموذجي آر إي والمكافئ الهجين متكافئان، ويُمكن التحويل رقميّاً بين مُحددات وعوامل الثاني من أجل كل وصلات الترانزستور الثلاث.[157]

نموذج تي

إن بي إن
بي إن بي
نموذج تي لترانزستور ثنائي القطب.

نموذج تي (T-Model)‏ هو نموذج خطي لدراسة الإشارات الصغيرة في الترانزستور ثنائي القطب، وفيه يتم استبدال الترانزستور ثنائي القطب بشبكة على شكل الحرف اللاتيني (T)، وهي التي أعطت النموذج اسمه.[158]

يحتوي النموذج على مُعاملين فقط، هما بالموصليّة المنقولة ومقاومة الباعث المُتزايدة وتحسب قيمتاهما بحسب العلاقة:[159]

حيث هو الجهد الحراري، وتساوي قيمته 26 ميلي فولت في درجة حرارة الغرفة، و هو تيار دارة الخرج.

يمكن أيضاً إضافة مقاومة بين النهايتين اللتين تشكلان دارة الخرج لإدخال أثر جهد إيرلي إلى النموذج، وتحسب قيمتها بالعلاقة:[160]

  • نموذج تي لترانزستور NPN مع إضافة المقاومة في دارة الخرج.

نموذج باي الهجين

إن بي إن
بي إن بي
نموذج باي لترانزستور ثنائي القطب (مع إسقاط ).
نموذج باي الكامل من أجل ترانزستور ثنائي القطب من النوع NPN بتوصيلة الباعث المشترك من أجل الترددات المرتفعة.

نموذج باي الهجين (Hybrid-pi model)‏ ويسمى أيضاً نموذج جياكوليتو نسبة إلى لورانس جياكوليتو الذي اقترحه في عام 1969[161]، هو نموذج للترانزستور ثنائي القطب عند العمل في نمط الإشارات الصغيرة والكبيرة، فيه يجري استبدال الترانزستور برباعي الأقطاب يحتوي على مجموعة من العناصر الخطيّة التي تحاكي في أدائها عمل الترانزستور. يسمى أحد هذه العناصر بالمقاومة باي ، وهي التي منحت النموذج اسمه المميز.[162]

يجري تعويض الترازستور بمقاومة وحيدة تمثل المقاومة المتزايدة، وتُسمّى المقاومة باي في دارة الدخل،[163] أما دارة الخرج فيجري فتحتوي منبع تيار متحكم به، تساوي قيمته جهد دارة الدخل مضروباً بالموصليّة المنقولة ، ويختلف اتجاه التيار الصادر عن المنبع بحسب نوع الترانزستور، PNP أو NPN. تحسب المحددات الثلاثة باستعمال العلاقات التالية:[164]

حيث هو الجهد الحراري، وتساوي قيمته 26 ميلي فولت في درجة حرارة الغرفة، و هو تيار دارة الخرج.
حيث هو عامل ربح الإشارات الصغيرة، وغالباً تستعمل قيمة العامل بيتا من أجله.

تضاف مقاومة على التفرع مع منبع التيار لإدخال جهد إيرلي في النموذج، وتحسب قيمتها بالعلاقة:[160]

يستعمل هذا النموذج من أجل الإشارات الصغيرة، ويتميز هذا النموذج عن باقي نماذج الإشارات الصغيرة بوجود بكونه تابعاً لتردد الإشارة، فالدارة السابقة، تمثل النموذج عندما يكون تردد الإشارات صغيراً، أما في الحالة التي يكون تردد الإشارة فيها كبيراً، فإن هناك أثراً سعويّاً يبدأ بالظهور، ويتبع تردد الإشارة. في وصلة الباعث المشترك، وعندما يعمل الترانزستور في المنطقة الأمامية، يمكن تمثيل هذا الأثر في النموذج باي الهجين بإضافة مُكثفتين تسمى الأولى ، وتصل بين الباعث والقاعدة، وتسمى الثانية وتصل بين القاعدة والمجمع.[165]

يشمل نموذج باي الهجين الموسع مقاومة أيضاً، تضاف بعد قطب القاعدة بشكل مباشر، ويزداد أثرها مع ارتفاع التردد، ويمكن إهمالها في حالة الترددات الصغيرة. بالإضافة لذلك، يشمل هذا النموذج أيضاً على مقاومة ، على التفرع مع المكثفة ، وتسمى مقاومة الانتشار المُحيّزة عكسيّاً (Reverse-biased diffusion resistance)‏. عموماً، تكون هذه المقاومة ذات قيمة كبيرة جداً، لذلك غالباً ما تهمل ويجري التعويض عنها بدارة مفتوحة.[166]

إنّ نموذجي تي وباي الهجين متكافئان ويمكن استعمالهما لدراسات الإشارات الصغيرة بنفس الطريقة، ويعتمد اختيار أحدهما دون الآخر على شكل دارة التضخيم المدروسة.[167].

  • نموذج باي لترانزستور NPN مع إضافة المقاومة في دارة الخرج.

النماذج غير الخطية

كان كل من جويل إيبرس و جون مول أول من قدّم نموذجاً غير خطي للترانزستور ثنائي القطب،[168] ثُمّ تبعهم هيرمان غوميل و إتش سي بون في بعد ذلك بسنوات حيث طوّروا نموذجاً موسّعاً،[169] يشمل على ظاهرتين غير مشمولتين في النموذج السابق، وهما ظاهرتا جهد إيرلي والحقن عالي المستوى (High Level injuction)‏، بعد ذلك تمّ توسيع نموذج غوميل باستعمال برنامج سبايس الذي نتج عنه نموذج سبايس غوميل-بون الذي يُستعمل على نطاق واسع لمحاكاة عمل الترانوستور ثنائي القطب.[170]

نموذج إيبرس مول

ترانزستور NPN
ترانزستور PNP
الدارة الإلكترونية المكافئة لنموذج إيبرس مول

في عام 1954م قام جويل إيبرس وجون مول بنشر ورقة بحثيّة بعنوان: "سلوك الإشارات الكبيرة في في ترانزستورات الوصلة"،(7) تضمّنت نموذجاً غير خطي لعمل وصلة PN،[168] وسُميّ هذا النموذج باسم نموذج إيبرس مول. طوّر هذا النموذج لاحقاً ليشمل الوصلة الثلاثية PNP والوصلة الرباعية PNPN كذلك.[171]

في نموذج إيبرس مول، يجري تمثيل الترانزستور على شكل وصلتي PN، تشتركان في قاعدة الترانزستور، تُمثّل كل وصلة بثنائي موصول على التفرّع مع منبع تيار متحكم به، وترتبط قيمة تيار المنبع في كل وصلة بتيار الثنائي في الوصلة الأخرى، تختلف قطبية والمنابع والثنائيات بحسب نوع الترانزستور، NPN أو PNP.[172]

في الترانزستور NPN، تحسب قيمتا تياري ثنائي الباعث وثنائي المجمع بالعلاقتين:[173]

حيث و هما تيارا الإشباع لثنائي الباعث والمجمع على الترتيب.

أما في ترانزستور PNP، فإن قيمتا تياري ثنائي الباعث وثنائي المجمع تحسبان بالعلاقتين:[174]

يرتبط تيارا الإشباع الخاصين بكل وصلة مع بعضهما بالعلاقة:[172]

حيث و هما عاملا ألفا الأمامي والعكسي على الترتيب.

من أجل نوعي الترانزستور، تكون قيمة منبع التيار في وصلة الباعث والقاعدة هي: وفي وصلة المجمع والقاعدة هي ، وبالتالي تكون قيمة تيارا الباعث والمُجمّع:[172]

ثم يُحسب تيار القاعدة بحسب قانون كيرشوف الأول كفرق بين تياري الباعث والمُجمّع:(12)

هناك أشكال أخرى للنموذج نفسه تعتمد على نفس المبدأ يتم الحصول عليها من خلال التلاعب بشكل المعادلات الرياضيّة.[175]

نموذج غوميل بون

الدارة المكافئة لنموذج غوميل بون لترانزستور من النوع بي إن بي.

بناء على نموذج إيبرس مول، اقترح هيرمان غوميل و إتش سي بون في عام 1970 نموذجاً جديداً لمحاكاة عمل الترانزستور عند تضخيم الإشارات الكبيرة.[169]، في هذه الحالة، يصبح تردد الإشارات ذات قيمة كبيرة، ولابد من إدخال الأثر السعوي في النموذج الذي سمي نموذج غوميل بون [176].

يتصف هذا النموذج بالتعقيد، وهو يحتوي على مصفوفة مكونة من أربع ثنائيات وأخرى مكوّنة من أربع مكثفات بالإضافة لثلاث مقاومات تُمثّل مقاومة كل نهاية في الترانزستور. بالمُجمل، يحتوي على الترانزستور على 41 مُحدِداً أو معامِلاً تُستعمل لوصف سلوكه وتفاعله مع الإشارات الكبيرة.[177] بسبب ذلك، يمكن أن وصف ظواهر فيزيائية لم تكن مشمولة في نموذج إيبرس مول الأساسي مثل أثر إيرلي[178] وأثر ساه-نويس-شوكلي[179] وأثر ويبستر[180] وأثر كيرك[181].

تطبيقات الترانزستور

مضخم الإشارات المتناوبة

مميزة الخرج لترانزستور ثنائي القطب، نقطة العمل في منتصف خط الحمل، وإشارات الدخل والخرج موضخة على الرسم البياني، يجب الانتباه إلى أن تيار الدخل من رتبة الميكرو أمبير أما تيار الخرج فهو من رتبة الميلي أمبير.

إذا أضيفت إشارة جيبيّة متناوبة يتأرجح مطالها بسعة إلى دارة الدخل المستعملة لتحييز ترانزستور والتي تطبق على دبوس الدخل فيه جهداً كهربائيّاً مُستمراً هو ، فإنّ نقطة العمل الخاصّة بدارة تحييز الترانزستور سوف تتأرجح عن موقعها بسعة ويمكن أن يُقرأ هذا التأرجح على خرج الترانزستور كتضخيم للإشارة المتناوبة التي طبقت على الدخل.[15]

في الحالة السابقة، يعمل الترانزستور كمُضخّم للإشارات المتناوبة، ولضمان عدم تشوّه الإشارة، يجب أن تظلّ نقطة العمل خلال تأرجحها داخل المنطقة الخطيّة، ويتوافق ذلك مع تحييز الترانزستور بحيث تكون في منتصف المنطقة الفعّالة ومنتصف خط الحمل، وبذلك يكون مطال التأرجح أعظم ما يمكن. لتحقيق عملية التضخيم، يستخدم الترانزستور الطاقة الكهربائية المقدمة من التغذية المستمرة، يُمكن التعبير عن فعالية عملية التضخيم كنسبة تربط بين الاستطاعة المستمرة المقدمة من دارة التغذية، والاستطاعة المتناوبة في الإشارة المضخمة في الخرج بالشكل التالي:[182]

لدراسة تأثير الجهود والتيارات المتناوبة على دارة الانحياز، يجب أن يتم إجراء بعض التعديلات على دراة التحييز لتتوافق مع الدراسة المتناوبة، ولتحقيق ذلك تُتبع الخطوات التالية:[183]

  1. ضبط قيم جميع منابع الجهد المستمرة إلى الصفر، ثم استبدالها بدارة قصر.
  2. استبدال جميع المكثفات بدارات قصر.
  3. إزالة جميع العناصر المقصورة بحكم الخطوتين السابقتين.
  4. إعادة ترتيب العناصر بشكل أكثر مُناسبة لاستبدال الترانزستور بدارته المكافئة.
  5. استبدال الترانزستور بالدارة المُكافئة المناسبة، ثُمّ حساب المُحددات الأساسيّة التي تُحدد كيف سيتمّ تضخيم الإشارة المتناوبة.

المحددات الأساسية

نموذج عام لنظام إلكتروني رباعي الأقطاب مع مجموعة المحددات الأساسية.

لنمذجة الترانزستور، يجري الاستعاضة عن العنصر الإلكتروني واستبداله برباعي الأقطاب بديل مكوّن من منفذين، يُسمّى هذا النظام البديل أيضاً بالنظام ثنائي المنافذ. بعد ذلك، ولدراسة النموذج، يجري تطبيق إشارة كهربائية على أحد المنفذين وُيسمّى منفذ الدخل، في حين يتمّ وصل حملٍ ذي قيمة محددة على المنفذ الآخر، ويسمى منفذ الخرج.[184]

بناء على ذلك يمكن دراسة النظام عبر مجموعة من مُحددات خارجية ليست جزءاً من النموذج. في النظام الثنائي المنافذ، وبغض النظر عن طبيعة النظام نفسه ومكوناته، يمكن التمييز بين تيار الدخل وهو التيار الذي يدخل إلى النظام أو يخرج منه عبر منفذ الدخل، وتيار الخرج الذي يدخل إلى النظام أو يخرج منه عبر منفذ الخرج. بالإضافة لذلك، هناك جهد الدخل ، وهو الجهد بين قطبي منفذ الدخل، وجهد الخرج وهو الجهد بين قطبي منفذ الخرج. باستخدام المحددات السابقة، يمكن استنباط ربح الجهد الخاص بالنظام وربح التيار الخاص به . أخيراً، تسمى المعاوقة الكهربائية لكامل النظام منظورة من منفذ الدخل بمعاوقة الدخل ، أمّا المعاوقة المنظورة من منفذ الخرج، فتُسمّى بمعاوقة الخرج .[185]

الإشارات الصغيرة

نموذج الإشارات الصغيرة (Small Signal Model)‏ هو نموذج خطي مستقل عن المطال، وفيه يتمّ استبدال العناصر غير الخطيّة، مثل الترانزستور ثنائي القطب، بعناصر خطية.[14] يستعمل هذا النموذج عندما يكون التأرجح حول نقطة العمل صغيراً بما يكفي ليسمح بتقريب تأثير عنصر غير خطي على مطال الإشارة إلى تأثير عنصر خطي، وذلك من أجل مطالات صغيرة ومحددة.[186] رياضيّاً، تستعمل عملية النمذجة من أجل التخلّص من العناصر غير الخطيّة في معادلات الترانزستور، ولتبسيط العلاقات بين المحددات اعتماداً على معادلات خطيّة فقط.[187]

من الأمثلة على نماذج الإشارات الصغيرة، نموذج آر إي،[12] والنموذج المكافِئ الهجين[150] ونموذج باي الهجين[13].

بحسب نموذج آر إي
المحددات الأساسية لأشهر دارات التحييز بحسب نموذج آر إي[188]
دارة التحييز إعداد الوصلة الدارة المتناوبة المكافئة معاوقة الدخل
معاوقة الخرج
ربح الجهد
ربح التيار
ملاحظات
PNP BJT common Base bias.svg قاعدة مشترك PNP BJT common base re model.svg [a]
الترانزستور من نوع PNP.
NPN BJT Fixed bias-1.svg باعث مشترك
(تحييز ثابت)
NPN BJT Fixed-bais re model.svg
هناك فرق طور 180 درجة بين جهدي الدخل والخرج.
NPN BJT Stabilized Emitter Biasing Circuit.svg[b] باعث مشترك
(الباعث المستقر)
NPN BJT Staiblized-emitter-bais re Model.svg [a]

[c]

[c]
[c]
هناك فرق طور 180 درجة بين جهدي الدخل والخرج.
NPN BJT Voltage-divider bias-1.svg باعث مشترك
(مقسم الجهد)
NPN BJT voltage-divider-bais re model.svg
[d]
[d] هناك فرق طور 180 درجة بين جهدي الدخل والخرج.
NPN BJT Feed-back Biasing Circuit.svg باعث مشترك
(تغذية عكسية)
NPN BJT Feed-back-bais re Model.svg [a]
هناك فرق طور 180 درجة بين جهدي الدخل والخرج.
NPN BJT common collector Biasing Circuit.svg مجمع مشترك
(متتبع الباعث)
NPN BJT Fixed-bais common collector re Model.svg [a]
[c]
[c]
-

الملاحظات

  1. أ ب ت ث أهملت المقاومة لتسهيل الحسابات.
  2. ^ يمكن أن تضاف مكثفة على التفرع مع مقاومة الباعث ، وعندها تصبح هذه المقاومة خارج حسابات الدارة المتناوبة وتؤول هذه الدارة إلى دارة الانحياز الثابت.
  3. أ ب ت ث ج و.
  4. أ ب و.
بحسب النموذج المكافئ الهجين
المحددات الأساسية لأشهر دارات التحييز بحسب النموذج المكافئ الهجين[189]
دارة التحييز إعداد الوصلة الدارة المتناوبة المكافئة معاوقة الدخل
معاوقة الخرج
ربح الجهد
ربح التيار
ملاحظات
PNP BJT common Base bias.svg قاعدة مشتركة PNP BJT common base Hybrid Equivalent model.svg
[a]

الترانزستور من نوع PNP.

NPN BJT Fixed bias-1.svg باعث مشترك
(تحييز ثابث)
NPN BJT Fixed-bais Hybrid Equivalent model.svg
هناك فرق طور 180 درجة بين جهدي الدخل والخرج
NPN BJT Stabilized Emitter Biasing Circuit.svg باعث مشترك
(الباعث المستقر)
NPN BJT Staiblized-emitter-bais Hybrid Equivalent Model.svg [b]
[b]
[b] هناك فرق طور 180 درجة بين جهدي الدخل والخرج
NPN BJT Voltage-divider bias-1.svg باعث مشترك
(مقسم الجهد)
NPN BJT voltage-divider-bais Hybrid Equivalent Model.svg [c]
[c] هناك فرق طور 180 درجة بين جهدي الدخل والخرج
NPN BJT common collector Biasing Circuit.svg مجمع مشترك
(تحييز ثابث)
NPN BJT Fixed-bais common collector Hybrid Equivalent Model.svg [d]
[d]
-

الملاحظات

  1. ^ تكون قيمة المعامل سالبة، لذلك فربح الجهد موجب في هذه الوصلة.
  2. أ ب ت و.
  3. أ ب و.
  4. أ ب و.
بحسب نموذج باي الهجين
المحددات الأساسية لأشهر دارات التحييز بحسب نموذج باي الهجين[190]
دارة التحييز إعداد الوصلة الدارة المتناوبة المكافئة معاوقة الدخل
معاوقة الخرج
ربح الجهد
ربح التيار
ملاحظات
PNP BJT common Base bias.svg قاعدة مشتركة PNP BJT Common-base biased Hybrid pi Model.svg
الترانزستور من النوع PNP.
NPN BJT Fixed bias-1.svg باعث مشترك
(تحييز ثابت)
NPN BJT Fixed-bais Hybrid pi Model.svg
هناك فرق طور 180 درجة بين جهدي الدخل والخرج
NPN BJT Stabilized Emitter Biasing Circuit.svg باعث مشترك
(باعث مستقر)
NPN BJT Stabilized-emitter bias Hybrid Pi Model.svg
[a]
[a]
هناك فرق طور 180 درجة بين جهدي الدخل والخرج
NPN BJT Voltage-divider bias-1.svg[b] باعث مشترك
(مُقسّم الجهد)
NPN BJT voltage-divider-bias Hybrid Pi Model.svg
[c][a]
[a]
هناك فرق طور 180 درجة بين جهدي الدخل والخرج
NPN BJT common collector Biasing Circuit.svg مُجمّع مشترك NPN BJT Fixed-bais common collector Hybrid Pi Model.svg
[a]
-

الملاحظات

  1. أ ب ت ث ج و هي المقاومة منظورة من القاعدة وتحسب بالعلاقة: .
  2. ^ في الحسابات، تم إهمال أثر واعتبرت غير موجودة.
  3. ^ حيث تحسب بالعلاقة:

الإشارات الكبيرة

الكفاءة وزاوية التوصيل لأصناف متعددة لمضخم إشارات كبيرة باستعمال ترانزستور ثنائي القطب

يمكن أن يعمل الترانزستور كمضخم للإشارات الكبيرة (Large-signal amplifier)‏، ويسمى عندها أيضاً مضخم الاستطاعة (Power amplifier)‏، ويكون الهدف الأساسي من الدارة هو نقل كمية استطاعة كبيرة إلى حمل يوصل على خرج الترانزستور.[16]

يستطيع الترانزستور الذي يعمل كمضخم للاستطاعة أن يتعامل مع إشارة دخل من مرتبة عدة فولتات. تكون قيمة العامل بيتا في هذا النوع من الترانزستورات أقل 100، ويكون المضخم ذو ربحِ جُهدٍ مُعتدل أو صغير، ولكن ميزته الأساسيّة هي قدرته على التعامل مع استطاعة مرتفعة تبلغ عدة عشرات من الواطات بدون مشاكل، وعادة ما يكون تيار الدخل فيه من مرتبة الميلي أمبير، وتيار الخرج من مرتبة مئات الميلي أمبير.[191]

تُصنّف مُضخّمات الإشارات الكبيرة إلى أصناف، ويكون التصنيف على أساس زاوية التوصيل(8) الخاصّة بإشارة الخرج مقارنة مع إشارة الدخل خلال دور واحد، إذا كانت زاوية التوصيل هي 360 درجة مئوية، أي كامل دور الإشارة، فيكون المضخم من الصنف (A)، وإذا كانت زاوية التوصيل هي 180 درجة، فإن المضخم يكون من الصنف B، أمّا إذ كانت قيمة زاوية التوصيل بين القيمتين 180 و360 درجة، فإن المُضخم يكون من الصنف AB، ويكون المضخم من الصنف C إذا كانت زاوية التوصيل أقل من 180 درجة، أمّا إذا عمل في نمط النبضات، فتكون زاوية التوصيل صغيرة جداً، يكون المضخم من الصنف D.[192]

تٌعرّف كفاءة المضخم ، بأنّها نسبة الاستطاعة المُتناوبة في الخرج إلى الاستطاعة المستمرة المقدمة في الدخل، ويكون لكل صنف فعالية خاصة به، فهي تتراوح بين 25% و50% من أجل الصنف A، وبين 25% و78.5% للصنف AB، وتبلغ حتى 78.5% من أجل الصنف B، في حين تتجاوز 90% للصنف D.[193]

هناك أصناف أخرى من مضخمات الاستطاعة هي الصنف D، الصنف F، والصنف G وغيرها، وتكون ذات كفاءة مرتفعة تتجاوز 90% وتعتمد في عملها على تضمين عرض النبضة.[194]

  • تيار الخرج لترانزستور ثنائي القطب يعمل كمضخم إشارات كبيرة من الصنف A، زاوية التوصيل هي 360 درجة.

  • تيار الخرج لترانزستور ثنائي القطب يعمل كمضخم إشارات كبيرة من الصنف AB، زاوية التوصيل هي بين 180 و 360درجة.

  • تيار الخرج لترانزستور ثنائي القطب يعمل كمضخم إشارات كبيرة من الصنف B، زاوية التوصيل هي 180 درجة.

  • تيار الخرج لترانزستور ثنائي القطب يعمل كمضخم إشارات كبيرة من الصنف C، زاوية التوصيل أقل من 180درجة.

  • صورة متحركة لإشارتي الدخل والخرج في مضخم ترانزستوري من الصنف AB، يُمثل المنحي الأحمر إشارة الدخل والأخضر إشارة الخرج.

  • صورة متحركة لإشارتي الدخل والخرج في مضخم ترانزستوري من الصنف C، يُمثل المنحي الأحمر إشارة الدخل والأخضر إشارة الخرج.

  • صورة متحركة لإشارتي الدخل والخرج في مضخم ترانزستوري من الصنف D، يُمثل المنحي الأحمر إشارة الدخل والخط البياني الأخضر إشارة الخرج.

الصنف A
دارة التحييز الثابت لترانزستور ثنائي القطب NPN يعمل كمضخم للإشارات الكبيرة من الصنف A. وصلت مقاومة الحمل عبر محول لرفع كفاءة استطاعة الخرج.
ميزة الخرج، ويظهر فيها خط الحمل المستمر موازياً لمحور تيار الخرج، في حين يعتمد خط الحمل المتناوب على مقاومة الحمل بعد نقلها إلى دارة المحول الأولية.
مضخم للإشارات الكبيرة من الصنف A، وصلت مقاومة الحمل عبر محول

يُصنف مُضخّم الإشارات الكبيرة على أنه من الصنف A إذا كانت قيمة زاوية التوصيل هي 360 درجة مئوية. هناك نوعين من دارات المضخمات الترانزستورية من الصنف A، ويجري التصنيف بحسب طريقة توصيل الحمل على خرج الترانزستور، تسمى الدارة الأولى بدارة المُضخِّم بالتغذية التتابعيّة (Series-fed Amplifier circuit)‏، وفيها يوصل الحمل مباشرة إلى خرج الترانزستور، فيما تسمى الدارة الثانية بدارة المضخم المقرون بالمحول (Transformer-Coupled Amplifier circuit)‏.[195]

تتشابه دارة التغذية التتابعيّة مع دارات تحييز الترانزستور لتضخيم الإشارات الصغيرة، سواء بالتصميم أو بطريقة الدراسة، ويكون الاختلاف الأساسيّ هو قيم جهود التغذية وتيار الدخل. يجري التعبير عن استطاعة الخرج باستعمال الجذر المتوسط التربيعي لجهد وتيار الخرج، أو القيمة المطلقة لقمة الإشارة المتناوبة فيهما، أو القيمة المعبرة عن التغيير بين أدنى مستوى وأعلى مستوى لهما، والتي تسمى القيمة من القمة إلى القمة،(9) وبكل الأحوال لا يمكن أن تتجاوز كفاءة استطاعة الخرج في هذه الدارة 25%.[196]

أمّا دارة المضخم المقرون بالمحول، فتستعمل بشكل أساسي لرفع كفاءة استطاعة الخرج، ويُمكن نظرياً أن تصل كفاءة المضخم من الصنف A عند استعمال هذه الدارة حتى 50%. لتحقيق ذلك، يتم توصيل الحمل إلى دارة الخرج عبر مُحوّل له معامل اقتران (10)، ويمكن اعتماداً على ذلك نقل مقاومة الحمل إلى دارة المُحوّل الأوليّة باستعمال العلاقة:[197]

حيث هي مقاومة الحمل في دارة المحول الثانوية منظورةً من دارة المحول الأوليّة.

عند التحليل المُتناوب للدارة السابقة، تكون المقاومة في الدارة المتناوبة المكافئة صفريّة، ويكون خط الحمل المُستمر عندها مُستقيماً يوازي محور تيار الخرج، أمّا خط الحمل المُتناوب فيشمل على المقاومة ، ويكون ذو ميلٍ سالب. على أيّ حال، يتقاطع خطا الحمل المُستمر والمُتناوب مع المنحني الممثل لتيار الدخل في نقطة العمل.[198]

الصنف B
طريقتين مختلفتين لتغذية مضخمين من الصنف B
ميزة الخرج وموقع نقطة العمل
مضخم الإشارات الكبيرة الترانزستوري ثنائي القطب من الصنف B.
الدارة المُتتامة التناظرية
دارة مقرونة مع محوّل دخل وخرج
مضخم إشارات كبيرة ترانزستوري ثنائي القطب من الصنف B.

مضخمات الاستطاعة من الصنف B (Class B power amplifier)‏ هي المضخمات التي تكون زاوية التوصيل فيها 180 درجة، وهذا يعني أن نصف دور إشارة الدخل سوف يمر إلى الخرج فقط، نتية لذلك، يستخدم زوج من الترانزستورات في هذا النوع من المضخمات، وتحيّز بحيث تكون نقطة العمل على حدود منطقة القطع، أي أن الترانزستور يضخم أي إشارة موجبة ترد إى مدخله إذا كان النوع PNP وأي إشارة سالبة إذا كان من النوع NPN.[199]

إذا كان الترانزستوران المستعملان من نفس النوع، فيجب عندها أن يتم تغذية أحدهما بإشارة الدخل بعد إزاحتها بزاوية 180 درجة، ومن الأمثلة على هذه الدارات دارة مضخم الصنف B المقرونة مع محوّل (Transform-coupled circuit)‏، حيث تحتوي على ترانزستورين من نفس النوع، ويُوصل مدخل إشارة أحدهما إلى أحد طرفي محوّل، ومدخل الثاني إلى طرف المحول الثاني، وتُسمّى هذه الدارة أيضاً دارة الدفع والجذب (Push-Bull Circuit)‏. أمّا إذا كان الترانزستوران المُستعملان من نوعين مختلفين، فإن الدارة تُسمّى الدارة المُتتامة التناظرية (Complementary-Symmetry Circuit)‏ ويتم تحييزهما بحيث يضخم أحدهما أي إشارة موجبة تطبق على مدخله، والثاني أي إشارة سالبة، ثُمّ ّيجري تغذيتهما مُباشرة بإشارة الدخل.[200]

أما الشكل الأكثر استعمالاً لمضخمات الاستطاعة من الصنف B فهو حالة خاصة من الدارة المُتتامة التناظرية، وفيها يستخدم زوج من الترانزستورات، بحسب وصلة دارلينغتون، لتحقيق التضخيم في كل طرف. وتسمى هذه الدارة بمضخم الدفع والجذب شبه المُتتام التناظري (Quasi-Complementary Push–Pull Amplifier)‏.[201]

تبلغ كفاءة استطاعة الخرج العظمى الممكنة في هذا الصنف من المضخمات 78.5%.[202]

الصنف C
دارة التحييز
ميزة الخرج وموقع نقطة العمل
مضخم الإشارات الكبيرة الترانزستوري ثنائي القطب من الصنف C.

تعمل مضحمات الاستطاعة من الصنف C (Class C power amplifier)‏ مع زاوية توصيل أقل من 180 درجة، وتكون ذات كفاءة مرتفعة تصل حتى 75%، ويعود ذلك أساساً إلى تحييز الترانزستور، حيث تكون نقطة العمل في منقطة القطع.[203]

تحتوي دارة المضخم من الصنف C على دارة تلحين تضم ملفاً ومُكثّف، ويتم اختيار قيمهما بحيث يحققان استجابة ترددية عظمى من أجل تردد محدد. نتيجة لذلك، يكون هناك تطبيقات لمضخمات الصنف C في دارات الإرسال والاستقبال الراديوي.[204] أي أن دارة التلحين تلعب دور مرشح حزمة يسمح بمرور ويُضخّم إشارة بتردد محدد،[205] كما يُمكن أن يُستخدم هذا النوع من المضخمات أيضاً لتضخيم إشارات تحمل معلومات مضمنة ترددياً، حيث لا تتأثر المعلومات بأي تشوه حاصل لمطال الإشارة عند التضخيم.[206]

قاطع إلكتروني

الدارة الإلكترونية
ميزة الخرج
عمل ترانزستور ثنائي القطب كقاطع إلكتروني

يمكن أن يعمل الترانزستور كقاطع إلكتروني، أي كأداة إلكترونية يتم التحكّم في تيار خرجها بواسطة جهد الدخل. لتحقيق ذلك، يجب تصميم دارة التحييز بحيث ينتقل الترانزستور بين نمطي عمل، الأول هو نمط القطع ويوافق كون المفتاح الإلكتروني في وضع الفتح، والثاني هو نمط الإشباع ويوافق كون المفتاح الإلكتروني في وضع التوصيل.[17][207]

عملياً، يتم تحقيق الدارة التي تحقق العمل السابق بواسطة وصلة باعث مشترك، مع إمكانية توصيل القاعدة إلى جهد التغذية أو إلى نقطة تأريض. ويجري اختيار مقاومتي المجمع والقاعدة بحيث تحققان نقطتي عمل في منطقتي القطع والإشباع، توافق الأولى حالة الفتح للمفتاح والثانية حالة التوصيل.[117]

يجري أولاً تحديد قيمة جهد التغذية ، ثُمّ تيار الإشباع ، ويرتبط الاثنان بالعلاقة التالية:

يرتبط تيار القاعدة مع تيار المجمع بالعلاقة التالية:

وبعد ذلك يمكن حساب مقاومة القاعدة من العلاقة:

حيث هو جهد الدخل المطبق على القاعدة في حالة القطع.

يُمكن أن تستعمل الدارة السابقة كدارة منطقية تقدم وظيفة العاكس.[208]

الاستجابة الترددية

الاستجابة الترددية لمضخم ترانزستوري ثنائي القطب، في الأعلى من أجل قيمة نسبية لربح الجهد وفي الأسفل من أجل قيمة لوغاريتمية.

الاستجابة الترددية لمُضخّم هي التغيير في ربح المضخم كدالة لتردد إشارة الخرج.[209] يستخدم مخطط بود لعرض الاستجابة الترددية، وهو يُمثّل ربح المضخم كتابع لتردد إشارة الدخل مقدراً بالهرتز، في حين يكون الربح عديمَ الواحدة أو مُقدراً بواحدة نسبيّة هي الديسبل. يأخذ المنحني المعبر عن الربح شكلاً هضبياً فيزداد الربح بشكل مطرد مع زيادة التردد حتى بلوغ قيمة تسمى تردد القطع الأدنى، ويميل بعدها للاستقرار عند قيمة عُظمى وذلك من أجل مجال عريض من الترددات، قبل أن يعود الربح وينخفض بعد تجاوز التردد لقيمة محددة تُسمى تردد القطع الأعلى . بناءً على ما سبق، يجري تقسيم الطيف الترددي الذي يعمل فيه المضخم إلى ثلاث أطياف فرعية، هي طيف الترددات المنفخضة والمتوسطة والمرتفعة. ويكون ربح المضخم مرتفعاً عند طيف الترددات المتوسطة ومنخفضاً عند طيف الترددات المنخفضة والمرتفعة.[18]

في وصلة الباعث المشترك، تنخفض الاستجابة الترددية عند الترددات المنخفضة بسبب تأثير مكثفات التمرير و و،التي توصل مع أقطاب الترانزستور لتحجب المركبات المركبات المستمرة وتمنع تأثيرها عن الترانزستور. أما عند الترددات المرتفعة، فلا يمكن إهمال الأثر السعوي الناتج عن المكثفات الطفيلية التي تظهر بين الباعث والقاعدة وبين المجمع والقاعدة، وهي السبب وراء انخفاض الربح عند هذه الترددات.[210]

يجري الاهتمام بحساب ترددات القطع الخاصّة بكل مكثف، وتردد القطع هو التردد الذي يحقق دارة الرنين، وهو التردد الذي تكون عنده قيمة المعاوقة أقل ما يمكن. يكون أثر الترددات تراكميّاً على منحني الربح سواء في حالة الترددات المنخفضة أو المرتفعة.

عند الترددات المنخفضة

مضخم ترانزستوري ثنائي القطب مع مكثفات التمرير التي تظهر باللون الأزرق. إعداد الوصلة: الباعث المشترك، دارة التحييز: مقسم الجهد.

عند الترددات المُنخفضة، تنخفض قيمة كل من جهدي الدخل الخرج بسبب تابعية مكثفات العزل والتمرير للتردد، ويتأثر بذلك ربح المضخم، وكلما ازدادت قيمة التردد ضعُف أثر هذه المكثفات، حتى يصبح معدوماً وغير ذي أثر في الترددات المتوسطة والعالية، حيث تلعب هذه المكثفات دارات تمرير.

هناك تردد قطع يختص كل منها بمكثفة، الأول هو وينتج عن المكثفة الذي يربط بين منبع إشارة الدخل ومدخل المضخم، ويؤثر على قيمة جهد الدخل، أما الثاني فهو وينتج عن المكثفة وهي التي تربط الحمل بمخرج المضخم، وتُؤثّر على قيمة جهد الخرج، وأخيراً وهو ينتج عن المكثفة ، التي توصل إلى القطب المشترك.

يحسب تردد القطع المرتبط بمكثف المنبع باستعمال العلاقة:[211]

حيث: هي مقاومة منبع الدخل و هي مقاومة الدخل لدارة المضخم، منظورة من المنبع، وتختلف قيمتها باختلاف دارة التوصيل والنموذج المكافئ المستعمل، فمثلاً في دارة التحييز بمقسم الجهد، وعند استعمال نموذج آر إي، تكون قيمة مقاومة الدخل:[212]

أما تردد القطع المرتبط بمكثفة الحمل فيحسب باستعمال العلاقة:[211]

حيث: هي مقاومة الحمل، و هي مقاومة الخرج لدارة المضخم، منظورة من الحمل، وتختلف قيمتها باختلاف دارة التوصيل والنموذج المكافئ المستعمل، فمثلاً في دارة التحييز بمقسم الجهد، وعند استعمال نموذج آر إي، تكون قيمة مقاومة الخرج:

أما تردد القطع المرتبط بمكثفة القطب المشترك فتحسب باستعمال العلاقة:

حيث: هي مقاومة دارة المضخم، منظورة من القطب المشترك، وتختلف قيمتها باختلاف دارة التوصيل والنموذج المكافئ المستعمل، فمثلاً في دارة التحييز بمقسم الجهد، وعند استعمال نموذج آر إي، تكون مقاومة دارة المضخم منظورة من القطب المشترك هي:[212]
حيث هي مقاومة الدخل منظورة من القطب المشترك، وتساوي في دارة التحييز بمقسم الجهد، وعند استعمال نموذج آر إي:[212]

أما تردد القطع الأدنى ، فهو التردد الذي تصل قيمة الربح عنده إلى 0.707 على المقياس الخطي، أو 3- ديسبل على المقياس اللوغاريتمي، فيُحسب اعتمادا على ترددات القطع السفلية الجزئية باستعمال العلاقة:[19]

حيث هو عدد ترددات القطع السفلية الجزئية، و هي المقاومة المكافئة للدارة منظورة من المكثفة .

عند الترددات المرتفعة

مضخم ترانزستوري ثنائي القطب مع المكثفات الطفيلية التي تظهر باللون الأزرق، الوصلة: باعث مشترك، دارة التحييز: مقسم الجهد.
نمذجة ترانزستور ثنائي القطب NPN بوصلة الباعث المشترك في حالة الترددات المرتفعة من أجل دارة التحييز بمقسم الجهد بواسطة نموذج آر إي، ويظهر أثر المكثفات الطفيلية في دارتي الدخل والخرج

ينخفض ربح المضخم عند الترددات المرتفعة بسبب تأثيرات سعوية أيضاً، ولا يكون لمُكثفات التمرير دور في ذلك، حيث تعامل معاملة درات قصر عند هذه الترددات. لكن، وبسبب الترددات المرتفعة، تظهر سعات طفيلية بين أقطاب الترانزستور، وهي تُمثّل بثلاث مكثفات هي و و . بالإضافة لذلك، هناك أثر سعوي لأسلاك التوصيل، لا يمكن إهماله أيضاً عند هذه الترددات، ويُمثل بمكثفتين هما وتوصل بين مدخل المضخم والأرضي، و توصل على التوازي مع الحمل. أخيراً، عند استعمال نموذج مكافئ للترانزستور لدراسة الاستجابة الترددية، هناك أثر سعوي آخر هو أثر ميلر ، وهو تأثير سعوي بين القطبين غير المُشتركين اللذين يمثلان قطبي الدخل والخرج.[213] يُمثل أثر ميلر بمُكثّفة في دارة الدخل وأخرى في دارة الخرج.

من أجل وصلة باعث مُشترك، يحسب تردد القطع الأعلى لدارة الدخل باستعمال العلاقة:

حيث هي مكثفة دارة الدخل المكافئة وتحسب بالعلاقة:
و هي مقاومة ثيفين المكافئة لدارة الدخل في النموذج المُستعمل منظورة من مكثفة الدخل وتحسب بالعلاقة:
و هي مقاومة الدخل للدارة، وترتبط بدارة التحييز ونموذج الترانزستور المستخدمين.
مثال عن مخطط بود للاستجابة الترددية لترانزستور ثنائي القطب، إعداد الوصلة: الباعث المشترك، دارة التحييز: مقسم الجهد، تظهر ترددات القطع الخاصة بمكثفات التمرير عند الترددات المنخفضة، والخاصة بالسعات الطفيليّة عند الترددات المرتفعة.

أمّا تردد القطع الأعلى لدارة الخرج فيُحسب باستعمال العلاقة:

حيث هي مُكثفة دارة الدخل المكافئة وتحسب بالعلاقة:
حيث هي مقاومة ثيفين المكافئة لدارة الخرج في النموذج المُكافئ منظورة من مكثفة الدخل وتحسب بالعلاقة:
و هي مقاومة الخرج للدارة، وترتبط بنوع وصلة التحييز ونموذج الترانزستور المكافئ المستخدم، فمثلاً في وصلة الباعث المشترك عند التحييز بمقسم الجهد واستعمال نموذج آر إي فهي تحسب بالعلاقة:

عند الترددات المرتفعة تتاثر قيمة العامل بيتا أيضاً بتردد الإشارة بشكل غير مباشر، حيث تتبع قيمة السعات الطفيلية، وتختلف قيمة تردد القطع الخاص بالعامل بيتا بحسب وصلة الترانزستور وطريقة التحييز، ففي دارة التحييز بمقسم الجهد من أجل وصلة الباعث المشترك وعند استخدام نموذج آر إي، فإنّ قيمة تردد القطع الخاص بالعامل بيتا تُحسب باستخدام العلاقة:[214]

حيث هي قيمة العامل بيتا المُستعملة عند الترددات المنخفضة والمتوسطة.

أمّا إذا استُعمل نموذج باي الهجين فإن قيمة تردد القطع الخاص بالعامل بينا تُحسب بالعلاقة:[215]

و يمكن إجراء نفس الحسابات من أجل وصلتي القاعدة المشتركة والمجمع المشترك أيضاً باستعمال نموذج باي الهجين.[216][217]

أمّا تردد القطع الأعلى فيُحسب باستعمال العلاقة:[20]

حيث هو عدد السعات الطفيلية، و هي سعة طفيلية، و هي مقاومة الدارة منظورة من تلك السعة.

مهارات أساسية

قراءة ورقة البيانات

جزء من ورقة بيانات لعائلة الترانزستورات 2N2219XX، ويظهر فيها جزءا تقييم الحدود القصوى و المُحددات الحراريّة.

ورقة البيانات الخاصّة بعنصر إلكتروني ما هي وسيلة تواصل بين مصنعي العنصر الإلكتروني ومستخدميه، وهي تحتوي على المعلومات اللازمة للمستخدم من أجل إضافة العنصر واستعماله في نظامه الإلكتروني.[218] تكون ورقة البيانات الخاصة بالترانزستور مُقسّمة إلى عدد من الأجزاء الرئيسيّة، هي تقييم الحدود القصوى (Maximum ratings)‏ و المحددات الحرارية والمحددات الكهربائية. يستعمل تقييم الحدود القصوى لتحديد الحد الأعلى لقيم التغذية والتي يسبب تجاوزها إحداث ضرر دائم في العنصر الإلكتروني، أما المُحددات الحرارية فتحدد درجة الحرارة المثالية لعمل الترانزستور بالإضافة لدرجات الحرارة القصوى بالاتجاهين العلوي والسفلي، أما المُحددات الكهربائيّة فتكون مقسومة إلى عدة أقسام فرعية أهمها التيار المستمر والتيار المتناوب.[219]

يضم قسم تقييم الحدود القصوى القيمة للجهد المطبق بين المجمع والقاعدة من أجل دارة باعث مفتوحة ، وبين المجمع والباعث من أجل دارة قاعدة مفتوحة ، وأيضاً تيار المجمع الأعظمي وجهدي الدخل الأعظميين، الأمامي والعكسي .[21] أمّا قسم المُحددات الحراريّة فيضم قيمَ المحددات الحرارية التي تؤثر على عمل الترانزستور،[220] وبشكلٍ خاصّ مقاومته الحرارية، وهي مُحدد يُستعمل من قبل مُصنعي الترانزستور أو مُستخدميه لحساب درجة الحرارة المثاليّة لتشغيل الترانزستور.[221]

أمّا قسم المُحددات الكهربائيّة فيكون مُجزءاً أيضاً إلى عدد من الأقسام الفرعيّة، أهمُها محددات التشغيل والتعطيل (On - Off characteristics)‏ ومُحددات الإشارات الصغيرة، وتحتوي هذه الأقسام على جداول للمحددات الكهربائية تضمّ القيمَ الصُغرى والمثاليّة والعظمى وواحدات القياس المستعملة لكل منها.[222] وأخيراً، تحتوي ورقة البيانات على عدد من الرسوم البيانية التي تبين محددات متنوعة للترانزستور مثل ربح التيار كتابع للتردد وسعات الدخل والخرج كتوابع للجهود المُطبقة ويلي ذلك توصيفٌ فيزيائيّ لشكل العنصر وأبعاده.

تحديد النوع والدبابيس

أمثلة مُتعددة لتحديد دبابيس ترانزستور ثنائي القطب اعتماداً على طريقة التغليف.
الترانزستور السليم يجب أن يُعطي قيمةً مُنخفضةً لمقاومة إحدى الوصلتين فيه وقيمةً مُرتفعة للوصلة الأًخرى. تتحددُ الوصلة ذات المقاومةِ المُرتفعة بحسب نوع الترانزستور. في الترانزستور NPN، تكونُ مقاومةُ وصلة القاعدة-الباعث مُنخفضةَ المقاومة إذا حُيّزت أماميّاً، ووصلةُ القاعدة-المُجمّع مُرتفعةَالمقاومة إذا حُيّزت عكسيّاً، أمّا في الترانزستور من النوع PNP فيكونُ العكس صحيحاً.

تقوم شركات صناعية بتصنيع ترانزستورات ثنائية القطب كمنتجات تجارية، ويرفق مع المنتج ورقة بيانات تحتوي على التوصيف الفيزيائي والوظيفي للعنصر الإلكتروني، لذلك يمكن دائماً تحديد نوع ودبابيس الترانزستور من خلال الرجوع إلى ورقة البيانات المُرفقة مع العنصر من قبل الشركة المصنعة.

إذا لم تكن ورقة البيانات بمتناول اليد فيمكن الاعتماد على طرق أخرى لتحديد نوع ودبابيس الترانزستور ثنائي القطب. لتحديد نوع الترانزستور، أي هل هو NPN أم PNP، يُستخدم مقياس المقاومة مع مِجسّ ثنائيّ الرأس، وبما أن لدى الترانزستور ثلاث أرجل هي 1 و2 و3، فإن هناك 6 احتمالات ممكنة للقياس، هي:

  1. المِجسّ الموجب على القطب (1) والمِجسّ السالب ثُنائي الرأس على القطبين (2) و(3).
  2. المِجسّ الموجب على القطب (2) والمِجسّ السالب ثُنائي الرأس على القطبين (1) و(3).
  3. المِجسّ الموجب على القطب (3) والمِجسّ السالب ثُنائي الرأس على القطبين (1) و(2).
  4. المِجسّ السالب على القطب (1) والمِجسّ الموجب ثُنائي الرأس على القطبين (1) و(2).
  5. المِجسّ السالب على القطب (2) والمِجسّ الموجب ثُنائي الرأس على القطبين (1) و(3).
  6. المِجسّ السالب على القطب (3) والمِجسّ الموجب ثُنائي الرأس على القطبين (1) و(2).

تجري جميع التجارب السابقة مع ضبط مجال المقاومة في المقياس إلى (x10)، في الحالات (1) و(2) و(3)، يجري تثبيت المجس الموجب وتحريك أحد رأسيّ المِجسّ السالب ثُنائي الرأس، إذا تحركت إبرة المقياس بشدّة عند واحدة فقط من الحالات، فإن الترانزستور من النوع PNP، ويكون المجس الموجب متصلاً مع القاعدة. أمّا في الحالات (4) و(5) و(6)، فيجري تثبيت المجس السالب وتحريك أحد رأسيّ المجس الموجب ثنائي الرأس، فإذا تحركت إبرة المقياس بشدّة عند واحدة فقط من الحالات، فإن الترانزستور من النوع NPN، ويكون المِجسّ السالب مُتصلاً مع القاعدة. إذا تحرّكت الأبرة أكثر بشدة أكثر من مرة في الحالات (1) و(2) و(3)،أو في الحالات (4) و(5) و(6)، فإنّ الترانزستور يكونُ معطوباً.[223]

بعد ذلك، يُستبدل المِجسُّ ذو الرأسين بمِجسّ ذو رأس واحد، ويُضبط مجال المقاومة في المقياس إلى القيمة (x10k)، ثُمّ يُعادُ ترقيمُ الدبابيس إلى (1) و(2). وتجري عمليتي قياس أخرتين لتحديد الباعث والمجمع، بالشكل التالي:

  1. المجس الموجب على الدبوس (1) والمجس السالب على الدبوس (2)، وأصبع اليد على القاعدة.
  2. المجس الموجب على الدبوس (2) والمجس السالب على الدبوس (1)، وأصبع اليد على القاعدة.

ستتحرك إبرة المقياس إلى أقصى المجال في واحدة فقط من الحالتين. من أجل الترانزستور PNP، في الحالة التي تتحرك فيها الإبرة يكون المِجسّ المُوجب مُتصّلاً مع الباعث.أمّا من أجل الترانزستور NPN، ففي في الحالة التي تتحرك فيها الإبرة يكون المِجسّ المُوجب مُتصلّاً مع المجمع. وهناك طرق أُخرى مختلفة لتحديد دبابيس التراتزستور اعتماداً على مقياس المقاومة أيضاً.[22]

يُمكن أيضاً الاعتماد على المعلومات الموجودة على غلاف الترانزسنور، سواء كتابة أو شكلاً، وعادة ما يكتب نوع الترانزستور على العنصر الإلكتروني نفسه. أمّا الغلاف الخارجي، فعادةً ما يحتوي على إشارات أو علامات تساعد على تحديد دبابيس الترانزستور، مثل نتوء جانبي أو شكل نصف كروي وما إلى ذلك،[224] وتحتوي ورقة بيانات العنصر في قسم التوصيف الفيزيائي على إرشادات بهذا الخصوص.[225] أخيراً، تُوفّر بعض المواقع على الإنترنت مجموعة من المعلومات لتحديد نوع الترانزستور ودبابيسه اعتماداً على شكل غلافه.[226]

معرض الصور

إعلانات تسويقية بعد طرح الترانزستور تجاريّاً

  • إعلان رايثون عن الترانزستور (CK722) في عام 1955م بسعر 3.10 دولار للقطعة.

  • إعلان من شركة فيلكو عن ترانزستور للترددات المرتفعة في عام 1958م.

  • أول إعلان تجاري عن ترانزستور سيليكوني مصنوع في وادي السيليكون، نشر الإعلان في مجلة الإلكترونيات في 15 أغسطس 1958م، والمنتجان المعلن عنهما هما الترانزستوران (2N696) و(2N697).

أنواع مختلفة من الترانزستور ثنائي القطب

  • مجموعة من الترانزستورات مختلفة الشكل والوظيفة على مقياس واحد.

  • مجموعة من الترانزستورات مختلفة الشكل والوظيفة على مقياس واحد.

  • الدارة المتكاملة ULN2803A، من إنتاج توشيبا، تحتوي على مصفوفة من الترانزستورات ثنائية القطب PNP بوصلة دارلينغتون

  • ترانزستور NPN من النوع 2N3904، يمكن نوع الترانزستور والأحرف E وB وC على الغلاف الخارجي، وهي تشير إلى ترتيب دبابيس الترانزستور: الباعث والقاعدة والمجمع على الترتيب.

  • ثلاثة ترانزستورات ثتائية القطب من الجرمانيوم من النوع TG5، مصنوعة في بولندا.

  • ترانزستور NPN سيليكوني من النوع 2N3055، يستعمل لتضخيم الاستطاعة.

  • الترانزستور CK722 المصنوع في شركة رايثون، مع غلاف المنتج التجاري.

  • ترانزستور PNP من النوع OC45، مصنوع من الجرمانيوم ومغلف بالزجاج.

  • ترانزستور NPN سيليكوني من النوع KT911A، مصنوع في الاتحاد السوفيتي.

  • ترانزستور NPN سيليكوني من النوع KT912A، مصنوع في الاتحاد السوفيتي.

قائمة مرتبة أبجدياً لأهم عوائل الترانزستور ثنائي القطب ومحدداتها واستخداماتها

  • الصفحة الأولى

  • الصفحة الثانية

هوامش

1. النص الأصلي بحسب اللجنة هو ("for their researches on semiconductors and their discovery of the transistor effect")‏.[7]

2. الاسم الأصلي للشركة هو (باليابانية: 東京通信工業 بالروماجي: Tōkyō Tsūshin Kōgyō).

3. إنّ الإلكترونات هي الجسيم الوحيد الذي يتحرك بين الذرات ضمن البنية البلورية. أمّا الثغرات الإلكترونية، وهي أساساً مفهوم افتراضي يعبر عن غياب إلكترون، فلا تتحرك فعلياً، ولكن انتقال إلكترون من ذرة ما (أ)، إلى ذرة أخرى (ب)، يؤدي إلى اختفاء الثقب الإلكتروني في الذرة (ب) بسبب استقبالها للإلكترون، وظهور ثقب إلكتروني جديد في الذرة (أ) بسبب غياب الإلكترون، فتبدو العملية وكأنها انتقال للثقوب باتجاه معاكس لانتقال الإلكترونات.

4. إنّ جهة حركة التيار الكهربائي هي من القطب الموجب للمولد إلى القطب السالب، وهي جهة افتراضية، وهي تعاكس جهة حركة الإلكترونات التي تنجذب نحو القطب الموجب للمولد.

5. وهي على الترتيب: (Cutoff, saturation and active regions)‏.

الهامش 9، (1) مطال القمة (2) مطال من القمة إلى القمة (3) مطال جذر المتوسط التربيعي (4) دور الإشارة

6. الأصل في تسمية العوامل كالتالي:

  • مقاومة الدخل (input resistance)‏.
  • نسبة تحويل الجهد المقلوب (reverse transfer voltage ratio)‏.
  • نسبة تحويل التيار المباشر (forward transfer current ratio)‏.
  • موصليّة الخرج (output conductance)‏.

7. العنوان الأصلي: (Large-Signal Behavior of Junction Transistors)‏.[168]

8. زاوية التوصيل (Conduction angle)‏ هي جزء من طور إشارة الدخل الموافق لقيام الترانزستور بالتوصيل،[227] والمقصود بالتوصيل هنا هو نقل الإشارة من الدخل إلى الخرج مع تضخيمها.

9.التعابير الموافقة هي (Peak amplitude, peak-to-peak amplitude and root mean square amplitude)‏، وتقابل مطال القمة ومطال من القمة إلى القمة، ومطال جذر المتوسط التربيعي على الترتيب.

10. معامل الاقتران ( Turns ratio)‏ هو النسبة بين عدد لفات الملف الأولي إلى عدد لفات الملف الثانوي ، وتحسب بالعلاقة:

11.الإشارة الصغيرة هي إشارة جهد أو تيار مطبقة على مدخل العنصر الإلكتروني متعدد المداخل (3 فما فوق)، يكون مطالها، التابع للزمن صغيراً جداً بحيث تظل إشارة الخرج تابعة خطيّاً لإشارة الدخل.[228]

12. ليس هناك قاعدة محددة لجهات التيارات في قانون كيرشوف الأول، والمهم أن يكون المجموع الجبري للتيارات الداخلة والخارجة صفريّاً، بعض المراجع تفترض أن التيارات جميعها تدخل إلى العقدة أي ، وأخرى تفترض أن تيار الباعث يساوي مجموع تياري القاعدة والمُجمّع أي ، وسيؤدي تطبيق أي منهما مع الانتباه إلى تغيير إشارات التيارات بما يتوافق مع الجهات المفترضة إلى الوصول لنفس النتيجة.

انظر أيضا

مراجع

فهرس المراجع

  1. ^ Roderic A. Grupen. "From Relays to Transistors". Laboratory for Perceptual Robotics (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 18 يوليو 20184 أبريل 2019.
  2. أ ب "The History of the Transistor". San José State University (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 5 يناير 20195 أبريل 2019.
  3. ^ "1947: Invention of the Point-Contact Transistor". Computer History Museum (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 20 يناير 20195 أبريل 2019.
  4. ^ الترانزستور ثنائي القطب، القواعد والفوائد، ص.25 نسخة محفوظة 20 ديسمبر 2019 على موقع واي باك مشين.
  5. أ ب Farrokh Najmabadi (ديسمبر 2006). "Bipolar-Junction (BJT) transistors" ( كتاب إلكتروني PDF ). UC san diego (باللغة الإنجليزية). صفحة 75. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 31 مارس 20194 أبريل 2019.
  6. أ ب Riordan, M.; Hoddeson, L. (1996). "The origins of the pn junction". IEEE Spectrum. IEEE. 34 (6): 46-51. doi:10.1109/6.591664. ISSN 0018-9235.
  7. أ ب ت "The Nobel Prize in Physics 1956". Nobel Media AB (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 7 نوفمبر 201819 نوفمبر 2018.
  8. أ ب ت "The Lost History of the Transistor, Transistors 101: The Junction Transistor". IEEE (باللغة الإنجليزية). Alfred Rosenblatt. مؤرشف من الأصل في 10 نوفمبر 201810 نوفمبر 2018.
  9. أ ب ت Qing-Ming Wang. "Bipolar Transistor Basics" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of Pittsburgh (باللغة الإنجليزية). صفحة 2. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 28 مارس 20184 أبريل 2019.
  10. أ ب C.G. Sodini (2007). "Microelectronic Devices and Circuits, Lecture 18 The Bipolar Junction Transistor (II) Regimes of Operation" ( كتاب إلكتروني PDF ). MIT (باللغة الإنجليزية). صفحة 2. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 4 أبريل 201915 يناير 2019.
  11. أ ب Tarun Agarwal. "Different Types of Transistor Configuration". Elprocus (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 27 يوليو 20152 فبراير 2019.
  12. أ ب Chitralekha Mahanta. "BJT Small Signal Analysis" ( كتاب إلكتروني PDF ). www.academia.edu (باللغة الإنجليزية). صفحة 12. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 10 فبراير 201910 فبراير 2019.
  13. أ ب Bart Van Zeghbroeck (ديسمبر 2004). "Chapter 5: Bipolar Junction Transistors - 5.6. BJT circuit models". University of Colorado Boulder (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 16 ديسمبر 201810 فبراير 2019.
  14. أ ب Maysam Ghovanloo; Paul Hasler; Sheng-Yu Peng (21 مايو 2000). "1.4 - SMALL SIGNAL MODEL OF THE BJT" ( كتاب إلكتروني PDF ). Georgia Institute of Technology (باللغة الإنجليزية). صفحة 3. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 18 فبراير 201810 فبراير 2019.
  15. أ ب ت Farrokh Najmabadi. "BJT as an amplifier: Biasing and Small Signal Model" ( كتاب إلكتروني PDF ). Regents of the University of California (باللغة الإنجليزية). صفحة 77-78. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 17 مايو 201710 فبراير 2019.
  16. أ ب R. VICTOR JONES (2001). "BJT Biasing Cont. & SmallSignal Model" ( كتاب إلكتروني PDF ). Harvard College (باللغة الإنجليزية). صفحة 23. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 24 مارس 20184 أبريل 2019.
  17. أ ب Tarun Agarwal. "How To Use Transistor As A Switch". elprocus (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 21 أغسطس 20173 فبراير 2019.
  18. أ ب Joel Schesser. "Frequency Response Lesson #12 Small Signal Equivalent Circuits for the BJT" ( كتاب إلكتروني PDF ). New Jersey Institute of Technology (باللغة الإنجليزية). صفحة 2. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 19 سبتمبر 200619 مارس 2019.
  19. أ ب Deborah L. Sharer (أبريل 2012). "Section H3: Low-frquency amplifier response" ( كتاب إلكتروني PDF ). The University of North Carolina at Charlotte (باللغة الإنجليزية). صفحة 2. مؤرشف من الأصل في 30 يوليو 201722 مارس 2017.
  20. أ ب Ming C. Wu (سبتمبر 2015). "Lecture22-High Frequency Response" ( كتاب إلكتروني PDF ). Berkeley University of California (باللغة الإنجليزية). صفحة 5. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 27 مارس 201927 مارس 2019.
  21. أ ب D. Grover (ديسمبر 2013). "Understanding a Digital Transistor Datasheet" ( كتاب إلكتروني PDF ). ON Semiconductor (باللغة الإنجليزية). صفحة 1. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 30 مارس 201930 مارس 2019.
  22. أ ب Sastry CBSE (3 ديسمبر 2016). "To use a multimeter to (a) identify base of transistor, (b) distinguish between npn and pnp type transistors, (c) see the unidirectional flow of current in case of a diode and an LED, (d) check whether a given electronic component (e.g., diode, transistor or IC) is in working order". learncbse.in (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 31 يوليو 20182 أبريل 2019.
  23. ^ B. Van Zeghbroeck (28 أوكتوبر 1998). "5. The bipolar junction transistor" ( كتاب إلكتروني PDF ). The Regents of the University of Colorado (باللغة الإنجليزية). صفحة 1. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 11 فبراير 201911 فبراير 2019.
  24. ^ "تعريف و معنى مقحل زوجي الأقطاب في معجم المعاني الجامع - معجم عربي عربي". المعاني. مؤرشف من الأصل في 28 فبراير 202011 فبراير 2019.
  25. ^ "معنى قحل في معاجم اللغة العربية قاموس عربي عربي". معاجم. مؤرشف من الأصل في 28 فبراير 202011 فبراير 2019.
  26. ^ "تعريف و معنى مقحل في معجم المعاني الجامع - معجم عربي عربي". المعاني. مؤرشف من الأصل في 5 فبراير 201511 فبراير 2019.
  27. ^ 315-1975 - IEEE Standard American National Standard Canadian Standard Graphic Symbols for Electrical and Electronics Diagrams (Including Reference Designation Letters) (باللغة الإنجليزية). IEEE. 1993. صفحة 113-112. doi:10.1109/IEEESTD.1993.93397.  . مؤرشف من الأصل في 16 ديسمبر 2019.
  28. ^ Maysam Ghovanloo; Paul Hasler; Sheng-Yu Peng (12 مايو 2000). "LARGE-SIGNAL BEHAVIOR OF BJTS" ( كتاب إلكتروني PDF ). Georgia Institute of Technology. صفحة 3. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 17 فبراير201917 فبراير 2019.
  29. ^ "Lecture -10: BIpolar Junction Transistor". National program on technology enhanced learning NPTEL (باللغة الإنجليزية). صفحة 1. مؤرشف من الأصل في 28 يونيو 201811 فبراير 2019.
  30. أ ب Electronic devices and circuit theory; P.112
  31. ^ "Bibliographic data: US1745175 (A) ― 1930-01-28". Espacenet (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 28 فبراير 202010 نوفمبر 2018.
  32. ^ "Bibliographic data: GB439457 (A) ― 1935-12-06". Espacenet (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 6 نوفمبر 201810 نوفمبر 2018.
  33. ^ Ralph Bray. "An outline of the history of the transistor". Public Broadcasting Service (PBS) (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 12 مارس 201810 نوفمبر 2018.
  34. ^ Ralph Bray. "The Origin of Semiconductor Research at Purdue". Purdue (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 12 مارس 201810 نوفمبر 2018.
  35. ^ "The Big Announcement". Public Broadcasting Service (PBS) (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 3 أبريل 201824 يونيو 2018.
  36. ^ Fumio Shimura (2017). Single-Crystal Silicon: Growth and Properties ( كتاب إلكتروني PDF ) (باللغة الإنجليزية). Springer. صفحة 294. doi:10.1007/978-3-319-48933-9_13.  . مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 30 يوليو 2018.
  37. ^ D. R. Lane; Robert A. Lane (1994). Transistor Radios: A Collector's Encyclopedia and Price Guide (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الأولى). Wallace-Homestead Book Co. صفحة 2-7.  .
  38. ^ Suzanne Deffree (18 أوكتوبر 2017). "TI announces 1st transistor radio, October 18, 1954". IEEE (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 17 أوكتوبر 201811 نوفمبر 2018.
  39. ^ Donald A. Neamen (2003). Semiconductor Physics and Devices Basic Principles ( كتاب إلكتروني PDF ) (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الثالثة). McGraw-Hill. صفحة 2.  .
  40. ^ Alexander Zaitsev. "RESISTIVITY" ( كتاب إلكتروني PDF ). The City University of New York (باللغة الإنجليزية). صفحة 7. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 27 يونيو 20166 أبريل 2019.
  41. ^ Anne Helmenstine (16 يناير 2019). "Table of Electrical Resistivity and Conductivity". Science Notes and Projects (باللغة الإنجليزية). صفحة 7. مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 20196 أبريل 2019.
  42. ^ B. Van Zeghbroeck (أغسطس 2007). "Chapter 2: Semiconductor Fundamentals. 2.2. Crystals and crystal structures". University of Colorado Boulder (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 07 فبراير20186 أبريل 2019.
  43. أ ب "Intrinsic Semiconductors". University of Illinois (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 9 يونيو 20196 أبريل 2019.
  44. ^ "Semiconductor materials". Harvey Mudd College (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 8 مايو 20176 أبريل 2019.
  45. ^ "Drift velocity". SchoolScience.co.uk (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 2 يناير 201819 نوفمبر 2018.
  46. ^ "Band Theory of Solids". hyperphysics.phy (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 21 يناير 20196 أبريل 2019.
  47. ^ "Chapter 2: Semiconductor Fundamentals - 2.3 Energy bands". University of Colorado Boulder (باللغة الإنجليزية). أغسطس 2007. مؤرشف من الأصل في 2 يونيو 20186 أبريل 2019.
  48. ^ "Fermi Level". HyperPhysics (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 22 مارس 201828 ديسمبر 2018.
  49. ^ Volker Quaschning (2005). Understanding Renewable Energy Systems (باللغة الإنجليزية). Earthscan. صفحة 120.  .
  50. ^ "Band structure and carrier concentration". The Ioffe Physico-Technical Institute (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 19 مارس 20176 أبريل 2019.
  51. ^ J.-P. Colinge; C.A. Colinge (2005). Physics of Semiconductor Devices (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الأولى). Springer. صفحة 19.  .
  52. ^ Mark Redekopp (مارس 2017). "SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY - Silicon Lattice and Dopant Atoms" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of Southern California (باللغة الإنجليزية). صفحة 7. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 8 ديسمبر 20176 أبريل 2019.
  53. ^ S. M. Sze (2002). Semiconductor Devices Physics Technology (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الثانية). John Wiley Sons, Inc. صفحة 1.  . مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2019.
  54. أ ب Chenming Hu (12 فبراير 2009). "Chapter 1: Electrons and Holes in Semiconductors" ( كتاب إلكتروني PDF ). Berkeley University of California (باللغة الإنجليزية). صفحة 10. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 14 أغسطس 20174 يناير 2018.
  55. أ ب "The Doping of Semiconductors". hyperphysics (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 21 يناير 20187 أبريل 2019.
  56. أ ب Bart J. Van Zeghbroeck, (1997). "2.7 Doped Semiconductors". University of Colorado Boulder (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 28 فبراير 201810 أبريل 2019.
  57. ^ "Bands for Doped Semiconductors". HyperPhysics (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 20196 أبريل 2019.
  58. أ ب Fundamentals of Solid-state Electronics; P.188
  59. ^ Chenming Hu (12 فبراير 2009). "The Doping of Semiconductors" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of California Berkeley (باللغة الإنجليزية). صفحة Chapter1: Electrons and Holes in Semiconductors. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 14 أغسطس 201719 أبريل 2019.
  60. أ ب The Electronics Handbook;P.470
  61. ^ Rashid A. Ganeev (2013). Laser - Surface Interactions (باللغة الإنجليزية). Springer. صفحة 13. doi:10.1007/978-94-007-7341-7.  .
  62. ^ "Lecture 7 - Carrier Drift and Diffusion" ( كتاب إلكتروني PDF ). Massachusetts Institute of Technology (باللغة الإنجليزية). 2001. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 16 فبراير 201716 فبراير 2019.
  63. ^ "Majority & minority carriers". Physics and Radio-Electronics (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 1 يوليو 201715 أبريل 2019.
  64. ^ Y. Baghzouz. "EE 495/695 - Semiconductors II" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of Nevada, Las Vegas - UNLV (باللغة الإنجليزية). صفحة 1-3. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 21 يناير 201811 أبريل 2019.
  65. ^ Y. Baghzouz (مارس 2009). "The pnJunction". www.academia.edu (باللغة الإنجليزية). صفحة 3-5. مؤرشف من الأصل في 11 أبريل 201911 أبريل 2019.
  66. ^ Octavian Florescu (يونيو 2006). "Lecture 11: The pn Junction Diode" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of California Berkeley (باللغة الإنجليزية). صفحة 3. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 18 سبتمبر 201816 أبريل 2019.
  67. ^ J. S. Smith (مارس 2004). "Lecture 19: Review, PN junctions, Fermi levels, forward bias" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of California Berkeley (باللغة الإنجليزية). صفحة 10-12. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 12 يوليو 201816 أبريل 2019.
  68. ^ Doris Jeanne Wagner. "The p-n junction - 25". Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 16 أبريل 201916 أبريل 2019.
  69. أ ب Semiconductor Devices & Circuits; P.100
  70. ^ "P-N Energy Bands". hyperphysics (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 19 يناير 201819 أبريل 2019.
  71. ^ Abdelhalim Zekry (1996). Electronic devices: A University text book (باللغة الإنجليزية). Dar El Hakeem Press. صفحة 97. مؤرشف من الأصل في 19 أبريل 2019.
  72. ^ "Lecture 11: pn junctions under bias" ( كتاب إلكتروني PDF ). جامعة النجاح الوطنية، نابلس (باللغة الإنجليزية). صفحة 3. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 19 أبريل 201919 أبريل 2019.
  73. ^ CMOS Electronics: How It Works, How It Fails; P.49
  74. ^ Semiconductor Devices & Circuits, P.103
  75. ^ CMOS Electronics: How It Works, How It Fails P.49-50
  76. ^ Lecture 11: pn junctions under bias, P.9
  77. أ ب Pavan Yadav; Ashish Dixit; Rakesh Kumar Garg (2008). Basic Electronics (باللغة الإنجليزية). Firewall Media. صفحة 43.  .
  78. ^ Balagangadhar G Bathula. "Lecture-5 Bibolar Junction Transistor" ( كتاب إلكتروني PDF ). Columbia University (باللغة الإنجليزية). صفحة 3. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 15 يناير 20195 يناير 2019.
  79. ^ Rekha Singh; B. P. Singh (2006). Electronic Devices and Integrated Circuits (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الثالثة). Digital electronics. صفحة 173.  .
  80. ^ Jianjun Gao (2015). Heterojunction Bipolar Transistors for Circuit Design: Microwave Modeling and Parameter Extraction (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الثالثة). John Wiley & Sons. صفحة 70.  .
  81. ^ Deborah L. Sharer (أبريل 2012). "Section C2: BJT Structure and Operational Modes" ( كتاب إلكتروني PDF ). UNC Charlotte (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 16 فبراير 201716 فبراير 2019.
  82. ^ Charlie Curtsinger (2017). "Transistors - Relating to the PNP". Grinnell College (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 31 أوكتوبر 20172 أبريل 2019.
  83. أ ب Suketu Naik. "Chapter 6: Bipolar Junction Transistors (BJT)" ( كتاب إلكتروني PDF ). Weber state university (باللغة الإنجليزية). صفحة 6-8. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 21 أبريل 201921 أبريل 2019.
  84. ^ "PNP Transistor". AspenCore (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 14 مارس 201721 أبريل 2019.
  85. أ ب ت Microelectronic Circuit Design; P.223
  86. ^ Microelectronic Circuit Design; P.226
  87. أ ب "Physical Constants". PVEducation (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 1 أبريل 20185 يناير 2019.
  88. ^ David Cory; Ian Hutchinson; Manos Chaniotakis (مارس 2006). "Transistors: Bipolar Junction Transistors (BJT)" ( كتاب إلكتروني PDF ). MIT (باللغة الإنجليزية). صفحة 3. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 30 أغسطس 201721 أبريل 2019.
  89. أ ب ت ث Microelectronic Circuit Design; P.221
  90. ^ Electronic Devices and Circuit Theory, P118
  91. أ ب Michael H. Tooley (2006). Electronic Circuits: Fundamentals and Applications (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الثالثة). Routledge. صفحة 98-99.  .
  92. ^ W. Marshall Leach, Jr (2010). "The BJT" ( كتاب إلكتروني PDF ). Georgia Institute of Technology (باللغة الإنجليزية). صفحة 1. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 21 أبريل 201921 أبريل 2019.
  93. ^ Electronic Devices and Circuit Theory, P.123
  94. ^ Prof. C.G. Sodini (March 2007). "Chapter 8: Bipolar Transistor" ( كتاب إلكتروني PDF ). Lecture 18: The Bipolar Junction Transistor (II) (باللغة الإنجليزية). صفحة 6. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 12 يناير 201912 يناير 2019.
  95. ^ Neil Goldsman (مارس 2019). "Bipolar Junction Transistor Concepts - Forward Active NPN BJT Operatio". University of Maryland (باللغة الإنجليزية). صفحة 1. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 18 أبريل 201921 أبريل 2019.
  96. ^ Ming C. Wu (سبتمبر 2014). "Microelectronic Devices and Circuits" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of California Berkeley (باللغة الإنجليزية). صفحة 3. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 23 أبريل 201923 أبريل 2019.
  97. ^ U.A.Bakshi; A.V.Bakshi (2009). Electronic Measurement Systems (باللغة الإنجليزية). Technical Publications. صفحة 9-3.  .
  98. ^ Simon M. Sze; Kwok K. Ng (2006). Physics of Semiconductor Devices (باللغة الإنجليزية). John Wiley & Sons. صفحة 256.  .
  99. ^ Saeid Ghassemi (2008). Development of a 24GHz fully integrated VCO (باللغة الإنجليزية). diplom.de. صفحة 23.  .
  100. ^ Adel S Sedra; Kenneth C Smith (2016). Circuits microélectroniques (باللغة الفرنسية). De Boeck Superieur. صفحة 238.  .
  101. ^ "Chapter 2 Bipolar Junction Transistor" ( كتاب إلكتروني PDF ). semanticscholar (باللغة الإنجليزية). صفحة 44. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 15 يناير 201915 يناير 2019.
  102. أ ب "difference between CB,CE,CC transistor configurations". RF Wireless World (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 18 أبريل 20182 فبراير 2019.
  103. ^ The Electronics Handbook, P.474
  104. ^ R. VICTOR JONES (2001). "Basic BJT Amplifier Configurations". Harvard College (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 22 يوليو 201823 أبريل 2019.
  105. ^ A.P.Godse; U.A.Bakshi (2009). Basic Electronics (باللغة الإنجليزية). Technical Publications. صفحة 17-6.  .
  106. ^ Electronic Devices and Circuit , P.115-116
  107. ^ Afzal Khan (2005). Introduction to Electrical , Electronics and Communication Engineering (باللغة الإنجليزية). Firewall Media. صفحة 201.  .
  108. ^ SANGEETA. CHAUDHARY (2014). Principles of Electronics (باللغة الإنجليزية). Laxmi Publications,. صفحة 180.  .
  109. أ ب ت Basic Electronics, P.187
  110. ^ Electronics (fundamentals And Applications) ; P.125
  111. ^ Basic Electronics, P.6-21
  112. ^ Electronic Devices and Circuit , P.121
  113. ^ U.A.Bakshi; V.U.Bakshi (2009). Electrical And Electronics Engineering (باللغة الإنجليزية). Technical Publications. صفحة 8-16.  .
  114. ^ Arora C.L. & Hemne P.S.; Hemne P.S. (2014). Physics for Degree Students for B.Sc. 3rd Year (باللغة الإنجليزية). S. Chand Publishing. صفحة 865.  .
  115. ^ Electronics (fundamentals And Applications), P.126
  116. ^ Basic Electronics, P.6-29
  117. أ ب ت "Transistor as Switch". Electronicshub.org (باللغة الإنجليزية). 15 فبراير 2015. مؤرشف من الأصل في 18 نوفمبر 20173 فبراير 2019.
  118. ^ Babu V Suresh (2010). Solid State Devices and Technology (باللغة الإنجليزية). Pearson Education India. صفحة 323-324.  .
  119. ^ Basic Electronics, P.6-26
  120. ^ Michael Reisch (2012). High-Frequency Bipolar Transistors (باللغة الإنجليزية). Springer Science & Business. صفحة 471.  .
  121. ^ Albert Malvino; David Bates (2007). Basic Electr-Msbte (باللغة الإنجليزية). Tata McGraw-Hill Education. صفحة 132.  .
  122. ^ Basic Electronics, P.6-27
  123. ^ U.A.Bakshi; A.P.Godse (2009). Basic Electronics Engineering (باللغة الإنجليزية). Technical Publications. صفحة 26-2.  .
  124. ^ C M Kachhava (2003). Solid State Physics, Solid State Device And Electronics (باللغة الإنجليزية). New Age International. صفحة 10.17.  .
  125. ^ Salivahanan (2008). Electronic Devices and Circuits (باللغة الإنجليزية). Tata McGraw-Hill Education. صفحة 260.  .
  126. ^ Semiconductor Devices & Circuits; P.247
  127. أ ب N. N. Bhargava; S. C. Gupta D. C. Kulshreshtha (1983). Basic Electronics and Linear Circuits (باللغة الإنجليزية). Tata McGraw-Hill Education. صفحة 222.  .
  128. أ ب Farrokh Najmabadi (مارس 2002). "BJT as an amplifier: Biasing and Small Signal Model" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of California. (باللغة الإنجليزية). صفحة 78. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 28 مارس 20181 مايو 2019.
  129. ^ Ruye Wang. "DC operating point". Harvey Mudd College (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 23 يونيو 20181 مايو 2019.
  130. ^ الترانزستور ثنائي القطب، القواعد والفوائد، ص.88 نسخة محفوظة 20 ديسمبر 2019 على موقع واي باك مشين.
  131. ^ B. Somanathan Nair; S. R. Deepa (2009). Basic Communication and Information Engineering (باللغة الإنجليزية). I. K. International Pvt Ltd. صفحة 43.  .
  132. ^ MAHESH B. PATIL (2013). Basic electronic devices and circuits (باللغة الإنجليزية). PHI Learning Pvt. Ltd. صفحة 231.  .
  133. ^ Electronic Devices and Circuit Theory; P.128-129
  134. ^ I. J. NAGRATH (2007). Electronic Devices and Circuits (باللغة الإنجليزية). PHI Learning Pvt. Ltd. صفحة 88-89.  .
  135. ^ U.A.Bakshi; A.P.Godse (2008). Electronic Devices and Circuits (باللغة الإنجليزية). Technical Publications. صفحة 11-2.  .
  136. ^ Electronic Devices and Circuit Theory; P.172
  137. ^ Basic Electronics; P.98
  138. ^ Farrokh Najmabadi (ديسمبر 2012). "V. Introduction to Transistors Amplifiers: Bias & Signal Circuits" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of California (باللغة الإنجليزية). صفحة 5-4. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 18 سبتمبر 20171 مايو 2019.
  139. ^ Electronic Devices and Circuit Theory; P.149
  140. ^ Basic Electronics; P.101
  141. ^ V. Introduction to Transistors Amplifiers: Bias & Signal Circuits; P.5-5
  142. ^ Electronic Devices and Circuit Theory; P.156
  143. ^ Basic Electronics; P.104
  144. ^ V. Introduction to Transistors Amplifiers: Bias & Signal Circuits; P.5-6
  145. ^ Electronic Devices and Circuit Theory; P.164
  146. ^ Electronic Devices and Circuit Theory,; P.306
  147. ^ Muhammad H. Rashid (2011). Microelectronic Circuits: Analysis and Design ( كتاب إلكتروني PDF ) (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الثانية). Global Engineering Program. صفحة 533.  . مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 25 مارس 2020.
  148. ^ Ryan Child. "Large Signal Amplifier Design". University of Cincinnati (باللغة الإنجليزية). صفحة 2. مؤرشف من الأصل في 4 مايو 20194 مايو 2019.
  149. ^ Solid State Physics, Solid State Device And Electronics; P.10.22
  150. أ ب Electronic Devices and Circuits; P.263
  151. ^ Solid State Physics, Solid State Device And Electronics; P.10.26-10.30
  152. ^ Electronic devices and circuit theory; P.321
  153. ^ Electronic devices and circuit theory; P.322
  154. ^ Andy Collinson. "Transistor Hybrid Model". Circuit Exchange International (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 21 فبراير 20182 يناير 2018.
  155. ^ Electronic devices and circuit theory; P.323
  156. ^ Electronic Devices and Circuits; P.266-270
  157. ^ Chinmoy Saha,; Arindam Halder; Debarati Ganguly (2018). Basic Electronics: Principles and Applications (باللغة الإنجليزية). Cambridge University Press. صفحة 343-344.  .
  158. ^ A. KANDASWAMY; ANDRÉ PITTET (2005). Analog Electronics (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الثانية). PHI Learning Pvt. Ltd. صفحة 55-56.  .
  159. ^ Yumin Zhang (2014). The Tao of Microelectronics (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الثانية). Morgan & Claypool Publishers. صفحة 11-3.  .
  160. أ ب R. VICTOR JONES. "Electronic Devices and Circuits, Engineering Sciences 154, BJT Large and Small Signal Models". Harvard College (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 12 مارس 201820 يناير 2019.
  161. ^ Giacoletto, L.J. (1969). "Diode and transistor equivalent circuits for transient operation". IEEE Journal of Solid-State Circuits. IEEE. 4 (2): 80-83. doi:10.1109/JSSC.1969.1049963.
  162. ^ Electronic Devices and Circuits; P.272-273
  163. ^ "BJT's Without Tears". MIT (باللغة الإنجليزية). مارس 2004. صفحة 2. مؤرشف من الأصل في 5 مايو 20195 مايو 2019.
  164. ^ Alan Doolittle. "Lecture 20, Bipolar Junction Transistors (BJT): Part 4 Small Signal BJT Model" ( كتاب إلكتروني PDF ). Georgia Institute of Technology (باللغة الإنجليزية). صفحة 8. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 27 يناير 201820 يناير 2019.
  165. ^ Ernie Kim (2001). "HIGH-FREQUENCY MODELS OF THE BJT" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of San Diego (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 8 نوفمبر 201613 فبراير 2019.
  166. ^ "Expanded Hybrid-π Equivalent Circuit" ( كتاب إلكتروني PDF ). Sharif University of Technology (باللغة الإنجليزية). صفحة 22. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 28 مارس 201815 فبراير 2019.
  167. ^ Jim Stiles (30 مارس 2011). "The Hybrid Pi and T Models lecture" ( كتاب إلكتروني PDF ). The University of Kansas (باللغة الإنجليزية). صفحة 6. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 27 يناير 201820 يناير 2019.
  168. أ ب ت Moll, J. L. (1954). "Large-Signal Behavior of Junction Transistors". Proceedings of the IRE. IEEE. 42 (12): 80-83. doi:10.1109/JRPROC.1954.274797.
  169. أ ب Poon, H. C. (1970). "An integral charge control model of bipolar transistors". The Bell System Technical Journal. Nokia Bell Labs. 49 (5): 827-852. doi:10.1002/j.1538-7305.1970.tb01803.x. ISSN 0005-8580.
  170. ^ Stephen A. Maas (2003). Nonlinear Microwave and RF Circuits (باللغة الإنجليزية). Artech House. صفحة 101.  .
  171. ^ "John L. Moll". Engineering and Technology History Wiki (ETHW) (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 16 سبتمبر 20184 يناير 2018.
  172. أ ب ت Debashis De (2010). Basic Electronics (باللغة الإنجليزية). Pearson Education India. صفحة 201-202.  .
  173. ^ Electronic devices & Circuits Principles and applications; P.309
  174. ^ I. J. NAGRATH (2007). Electronic Devices and Circuits (باللغة الإنجليزية). PHI Learning Pvt. Ltd. صفحة 535-536.  .
  175. ^ VICTOR JONES. "Ebers-Moll Equations". Harvard university (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 21 فبراير 20182 يناير 2018.
  176. ^ Chenming-Hu (13 فبراير 2009). "Chapter 8: Bipolar Transistor" ( كتاب إلكتروني PDF ). Berkeley University of California (باللغة الإنجليزية). صفحة 317. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 29 أغسطس 20175 يناير 2019.
  177. ^ Christoph Clauss, Karl-Heinz Diener, Peter Trappe (21 يناير 2005). "The Spice Gummel-Poon Model". Computing & Information Centre at Czech Technical University in Prague (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 1 فبراير 20095 يناير 2019.
  178. ^ Early, J. M. (1952). "Effects of Space-Charge Layer Widening in Junction Transistors". Proceedings of the IRE. IEEE. 40 (11): 1401 - 1406. doi:10.1109/JRPROC.1952.273969. ISSN 2162-6634.
  179. ^ Shockley, Chih-tang; Sah, Robert; Shockley, William (1957). "Carrier Generation and Recombination in P-N Junctions and P-N Junction Characteristics". Proceedings of the IRE. IEEE. 45 (9): 1228 - 1243. doi:10.1109/JRPROC.1957.278528. ISSN 2162-6634.
  180. ^ Webster, W. M. (1954). "On the Variation of Junction-Transistor Current-Amplification Factor with Emitter Current". Proceedings of the IRE. IEEE. 42 (6): 914 - 920. doi:10.1109/JRPROC.1954.274751. ISSN 2162-6634.
  181. ^ Kirk, C.T. (1962). "A theory of transistor cutoff frequency (fT) falloff at high current densities". IRE Transactions on Electron Devices. IEEE. 9 (2): 164 - 174. doi:10.1109/T-ED.1962.14965. ISSN 2379-8661.
  182. ^ Solid State Physics, Solid State Device And Electronics; P.10.18
  183. ^ Electronic devices and circuit theory ; P.308
  184. ^ Solid State Physics, Solid State Device And Electronics; P.10.19-10.20
  185. ^ Electronic devices and circuit theory; P.308
  186. ^ Ming Wu. "Discussion 3 - Large‐Signal vs. Small‐Signal Analysis" ( كتاب إلكتروني PDF ). EECS University of California, Berkeley (باللغة الإنجليزية). صفحة 1. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 10 فبراير 201910 فبراير 2019.
  187. ^ Jan Van der Spiegel (18 سبتمبر 2013). "BJT Biasing Cont. & SmallSignal Model" ( كتاب إلكتروني PDF ). UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA (باللغة الإنجليزية). صفحة 8,23. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 14 مايو 20154 أبريل 2019.
  188. ^ Electronic devices and circuit theory; P.348-368
  189. ^ Electronic Devices and Circuit Theory, P.369-375
  190. ^ "L03 - Bipolar junction Transistor" ( كتاب إلكتروني PDF ). MIT (باللغة الإنجليزية). 2017. صفحة 44. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 10 أوكتوبر 20179 مارس 2019.
  191. ^ Electronic devices and circuit theory ; P.679-681
  192. ^ Douglas Self (2009). Audio Power Amplifier Design Handbook (باللغة الإنجليزية). Taylor & Francis. صفحة 31-32.  .
  193. ^ Bruce McNair. "Output Stages and Power Output Stages and Power Amplifiers Amplifiers, Chapter 14: Classification of Output Stages Class A,B & AB Biasing AB Power BJT" ( كتاب إلكتروني PDF ). Stevens Institute of Technology (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 17 مايو 201825 فبراير 2019.
  194. ^ "Amplifier Classes". AspenCore (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 24 يونيو 201625 فبراير 2019.
  195. ^ Electronic devices and circuit theory ; P.681-687
  196. ^ Ravish Aradhya H V (2013). Basic Electronics (باللغة الإنجليزية). McGraw Hill Education (India) Pvt Ltd,. صفحة 176-177.  .
  197. ^ Electronics (fundamentals And Applications) ; P.188
  198. ^ U.A.Bakshi; A.P.Godse (2009). Power electronics - II (باللغة الإنجليزية). Technical Publications. صفحة 23-7.  .
  199. ^ "Class B Amplifier". AspenCore (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 8 ديسمبر 20184 مارس 2019.
  200. ^ zarin, Taifoor; Ashraf, Muhammad; Sajid, Muhammad; Javed, Mubashar; Minhas, Daud (2014). "Improved Efficient Class B Power Amplifier using Negative feedback". First International Conference on Emerging Trends in Engineering, Management and Scineces CETEMS-2014. مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2020.
  201. ^ Phillip Allen (2004). "LECTURE 060 – PUSH-PULL OUTPUT STAGES" ( كتاب إلكتروني PDF ). Georgia Institute of Technology (باللغة الإنجليزية). صفحة 9. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 4 مارس 20184 مارس 2019.
  202. ^ Deborah L. Sharer (أبريل 2012). "Section F4: Power Amplifier Circuits - Class B & AB" ( كتاب إلكتروني PDF ). The University of North Carolina at Charlotte (باللغة الإنجليزية). صفحة 7. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 24 فبراير 201824 فبراير 2019.
  203. ^ Ernie Kim (2001). "Class C Amplifier" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of San Diego (باللغة الإنجليزية). صفحة 1. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 17 مايو 20188 مارس 2019.
  204. ^ "Class-C Power Amplifier Circuit and Tutorial". Elprocus (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 16 مارس 201716 مارس 2019.
  205. ^ Deborah L. Sharer (أبريل 2012). "Section F2: Classes of Amplifiers" ( كتاب إلكتروني PDF ). The University of North Carolina at Charlotte (باللغة الإنجليزية). صفحة 4. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 16 مارس 201916 مارس 2019.
  206. ^ "Amplifiers" ( كتاب إلكتروني PDF ). Harvard College (باللغة الإنجليزية). مارس 2001. صفحة 7. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 21 أبريل201716 مارس 2019.
  207. ^ "How does a transistor act as a switch?". quora.com (باللغة الإنجليزية). 15 فبراير 20153 فبراير 2019.
  208. ^ "How to invert a digital signal". Stack Exchange Inc (باللغة الإنجليزية). 18 أبريل 2012. مؤرشف من الأصل في 6 ديسمبر 20163 فبراير 2019.
  209. ^ "Chapter 10: Amplifiers Frequency Response" ( كتاب إلكتروني PDF ). جامعة النجاح الوطنية (باللغة الإنجليزية). صفحة 1. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 19 مارس 201919 مارس 2019.
  210. ^ Electronic Devices and Circuit Theory, P.501
  211. أ ب Leon Shterengas (أبريل 2013). "Last time: BJT CE low frequency response" ( كتاب إلكتروني PDF ). The State University of New York (باللغة الإنجليزية). صفحة 1. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 22 أوكتوبر 201722 مارس 2017.
  212. أ ب ت Electronic Devices and Circuit Theory, P.510
  213. ^ "Frequency Response of Transistor Amplifiers" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of California at Berkeley (باللغة الإنجليزية). سبتمبر 1998. صفحة 9. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 18 سبتمبر 200623 مارس 2019.
  214. ^ Electronic Devices and Circuit Theory, P.526
  215. ^ "CHAPTER 9 Amplifier Frequency Response" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of California (باللغة الإنجليزية). صفحة 522. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 13 يوليو 201826 مارس 2019.
  216. ^ Ernie Kim (مارس 2001). "HIGH-FREQUENCY RESPONSE OF SIMPLE BJT AMPLIFIERS" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of San Diego (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 18 نوفمبر 201723 مارس 2019.
  217. ^ Jan Van der Spiegel. "High Frequency BJT Model Cascode BJT Amplifier" ( كتاب إلكتروني PDF ). University of Pennsylvania (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 24 يناير 201426 مارس 2019.
  218. ^ F. Raymond Dewey (1998). "A Complete Guide to Data Sheets". Allegro MicroSystems, LLC (باللغة الإنجليزية). صفحة 2. مؤرشف من الأصل في 28 أبريل 201731 مارس 2019.
  219. ^ D. Grover (5 يوليو 2002). "How to Read a Datasheet" ( كتاب إلكتروني PDF ). Michigan State University (باللغة الإنجليزية). صفحة 3. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 27 يناير 201830 مارس 2019.
  220. ^ Daniel ROBERT (5 أوكتوبر 2015). "EFFECTS OF THE TEMPERATURE ON THE OPERATION OF THE TRANSISTOR". electronique-et-informatique (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 8 مارس 201830 مارس 2019.
  221. ^ Sherwin Rubin; Frank F. Oettinger (أبريل 1979). "Thermal resistance measurement on power transistor" ( كتاب إلكتروني PDF ). U.S. Government Information (باللغة الإنجليزية). صفحة 2. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 31 مارس 201931 مارس 2019.
  222. ^ Electronic Devices and Circuit Theory, P.131
  223. ^ Colin Mitchell. "200 Transistor circuits a free ebook" ( كتاب إلكتروني PDF ). talkingelectronics.com (باللغة الإنجليزية). صفحة 22. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 5 مارس 20182 أبريل 2019.
  224. ^ Electronic devices & Circuits Principles andd applications; P.323
  225. ^ Tareq Zanoon (أوكتوبر 2011). "Electronics 1 - Lecture Notes". Allegro MicroSystems, LLC (باللغة الإنجليزية). صفحة 156. مؤرشف من الأصل في 2 أبريل 20192 أبريل 2019.
  226. ^ "transistor case pinouts". ZoomAviation.com (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 4 أبريل 20192 أبريل 2019.
  227. ^ Hae-Seung Lee; Michael Perrott (14 أبريل 2005). "ABC's of Power Amplifiers" ( كتاب إلكتروني PDF ). Massachusetts Institute of Technology MIT (باللغة الإنجليزية). صفحة 13. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 18 يونيو 201621 فبرابر 2019.
  228. ^ Fundamentals of Solid-state Electronics; P.791

معلومات الكتب كاملة

معلومات عن الكتب التي تمّ الاستشهاد بأكثر من موقع فيها ضمن المقالة:

باللغة العربية

باللغة الإنكليزيّة

  • Chih-Tang Sah (1991). Fundamentals of Solid-state Electronics (الطبعة الأولى). World Scientific.  .
  • Robert boylestad; Louis nashelsky (1998). Electronic devices and circuit theory (الطبعة السابعة). Prentice Hall.  .
  • U.A.Bakshi A.P.Godse (2008). Semiconductor Devices & Circuits. Technical Publications.  .
  • C. Jaeger, Richard; Blalock, Travis N (2010). Microelectronic Circuit Design ( كتاب إلكتروني PDF ) (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الرابعة). McGraw-Hill.  .
  • Jaume Segura; Charles F. Hawkins (2004). CMOS Electronics: How It Works, How It Fails. John Wiley & Sons.  .
  • Deshpande (2008). Electronic devices & Circuits Principles and applications. Tata McGraw-Hill Education.  .
  • Jerry C. Whitaker (1996). The Electronics Handbook. CRC Press.  .
  • C M Kachhava (2003). Solid State Physics, Solid State Device And Electronics. New Age International.  .
  • BALBIR KUMAR; SHAIL B. JAIN (2007). Electronic Devices and Circuits. PHI Learning Pvt. Ltd.  .
  • D. Chattopadhyay (2006). Electronics (fundamentals And Applications). New Age International.  .

قراءة مُوسّعة

  • Brinkman, W.F. (1997). "The transistor: 50 glorious years and where we are going". 1997 IEEE International Solids-State Circuits Conference. Digest of Technical Papers. IEEE. doi:10.1109/ISSCC.1997.585248.  . ISSN 0193-6530.
  • Brinkman, W.F.; Haggan, D.E.; Troutman, W.W. (1997). "A history of the invention of the transistor and where it will lead us". IEEE Journal of Solid-State Circuits. IEEE. 32 (12): 1858-1865. doi:10.1109/4.643644. ISSN 1558-173X.
  • Gerold W Neudeck (1983). The bipolar junction transistor (باللغة الإنجليزية). Addison-Wesley.  .
  • Marston, Ray (1993). "Bipolar Transistors". Electronics Now: 57-62.

وصلات خارجية

للمزيد حول المقال تصفح :