اقرأ في هذا المقال
تعريف الترانزستور – Transistor:
الترانزستور هو جهاز مصنوع من مادة شبه موصلة يتكون من (3) طبقات و (3) أطراف. كلمة ترانزستور هي عبارة عن دمج كلمتين مختلفتين هما النقل (transfer) والمقاومة (resistor)، هذا يحدد ببساطة عمل الترانزستور، إنّه جهاز ينقل المقاومة من منطقة إلى أخرى لضمان التوصيل، وبالتالي تضخيم الإشارة. في الأساس يعد السيليكون والجرمانيوم من أشباه الموصلات المستخدمة في تصنيع الترانزستور.
تصنف الترانزستورات بشكل رئيسي على أنّها ترانزستورات من نوع (NPN) وترانزستورات من نوع (PNP)، يعتمد هذا التصنيف كليًا على نوع المواد المستخدمة وحوامل شحنة الأغلبية المرتبطة المسؤولة عن التوصيل. في الترانزستور من نوع (NPN)، يمكننا أن نرى أنّ الترانزستور هو جهاز تقاطع (2 pn)، المحطات الثلاثة للترانزستور هي الباعث (emitter) والقاعدة (base) والمجمع (collector).
شرح عمل الترانزستور:
عندما يتم توفير انحياز مناسب للجهاز، فإنّ ناقلات الشحنة الأغلبية تتدفق من طرف إلى آخر ممّا يؤدي إلى حدوث التوصيل. في ترانزستور (NPN)، فإنّ حاملات الشحنة الأغلبية المسؤولة عن تدفق التيار هنا هي الإلكترونات. لذلك عندما يتم تطبيق جهد أمامي عند تقاطع قاعدة الباعث للترانزستور، فإنّ الإلكترونات من منطقة الباعث تنجرف عبر منطقة القاعدة بعد التغلب على جهد الحاجز لهذا التقاطع.
عند الوصول إلى منطقة القاعدة الرقيقة حيث تكون معظم حاملات الشحنة عبارة عن ثقوب “شحنات موجبة”، يتم دمج بعض الإلكترونات فقط مع الثقوب ويتحرك الباقي باتجاه منطقة المجمع. ثمّ يتم جمع ناقلات الشحنة الأغلبية في المجمع. بسبب هذه الحركة، يحدث التوصيل من خلال الجهاز ويتدفق التيار من المجمع إلى الباعث “عكس اتجاه تدفق الإلكترونات” عبر الترانزستور.
تعريف الثايرستور – Thyristor:
الثايرستور هو جهاز أشباه الموصلات يتكون من (4) طبقات و (3) أطراف، الثايرستور هو دمج الكلمتين ثيراترون (thyratron) وترانزستور. لأنّه يقوم بالتصحيح مثل الثيراترون والتحكم مثل الترانزستور، إنّه في الأساس ترتيب بديل لمواد أشباه الموصلات من النوع (p) و (n)، الثايرستور هو جهاز يبدأ إجراء فقط عندما يتم تطبيق نبضة تحفيز البوابة عبر طرفها، عندما يتم تطبيق جهد أمامي أو عكسي على الجهاز دون تشغيل أي نبضة عند البوابة، فإنّ الجهاز لا يعمل.
من الضروري تطبيق جهد البوابة الأمامية من أجل بدء التوصيل والحفاظ عليه من خلال الثايرستور، هنا، يتم توفير جهد أمامي للكاثود الأنود (anode wrt cathode). أيضًا، تكون محطة البوابة منحازة للأمام فيما يتعلق بالكاثود، يؤدي هذا إلى أن تكون جميع الوصلات الثلاثة منحازة للأمام، لذا تبدأ ناقلات الأغلبية في الانجراف من الباعث إلى منطقة المجمع. إذا لم يتم تطبيق جهد البوابة (gate potential)، فسيظل التقاطع الوسيط في حالة منحازة عكسية ويمنع تدفق الناقلات.
مرة واحدة ، فإن بوابة الجهد للأمام تحيز التقاطع الأوسط ثمّ ستسمح بالتدفق المستمر للتيار، حتى بعد إزالة النبضات التي تؤدي إلى إطلاق البوابة، يستمر الجهاز في العمل بسبب العمل التراكمي (cummulative action).
الفرق بين الترانزستور والثايرستور:
كل من الترانزستور والثايرستور هما نوعان من أجهزة أشباه الموصلات. لكن توجد بعض العوامل التي تميز الاثنين، يتمثل الاختلاف الجوهري بين الترانزستور والثايرستور في أنّ الترانزستور عبارة عن جهاز من ثلاث طبقات يتطلب نبضًا تيارًا منتظمًا لضمان التوصيل، على العكس من ذلك، فإنّ الثايرستور عبارة عن جهاز مكون من (4) طبقات يحتاج إلى نبضة تحفيز واحدة لبدء التوصيل والحفاظ عليه.
كل من الترانزستور والثايرستور عبارة عن أجهزة ثلاثية الأطراف، لكن الأطراف الثلاثة للترانزستور هي الباعث والقاعدة والمجمع، ومحطات الثايرستور هي الأنود والكاثود والبوابة.
جدول المقارنة بين الترانزستور والثايرستور:
| أوجه المقارنة | الترانزستور | الثايرستور |
| الأساس | إنّه جهاز ثلاثي الطبقات يستخدم لغرض التضخيم. | إنّه جهاز يتكون من (4) طبقات يستخدم لغرض التصحيح. |
| عدد الوصلات | له (2) من الوصلات. | يتكون من (3) وصلات. |
| تشغيل الجهاز | لضمان التوصيل الصحيح للجهاز، يجب توفير نبض تيار منتظم له. | يتطلب نبضة إطلاق واحدة في الحالة الأولية من أجل بدء التوصيل والحفاظ عليه. |
| تقييم القوة | تقييمها يكون بالواط (Watts). | تقييمها يكون بالكيلو واط (Kilowatts). |
| التكلفة | منخفض الكلفة. | إنه مكلف للغاية أكثر من الترانزستور. |
| الحجم | صغير الحجم وأقل حجمًا. | لها حجم أكبر نسبيًا وبالتالي فهي أضخم من الترانزستور. |
| تصنيف التيار | تمتلك تصنيف تيار منخفض. | تصنيف التيار مرتفع نسبيًا في حالة الثايرستور. |
| وقت التشغيل | يتم تشغيله بشكل أسرع من الثايرستور. | يستغرق هذا الجهاز وقتًا أطول للتشغيل. |
| دائرة التبديل | غير مطلوبة | مطلوبة |
| خسائر الطاقة | يعرض فقدان الطاقة العالية. | فقدان الطاقة منخفض نسبيًا في حالة الثايرستور من الترانزستور. |
| الملاءمة في التطبيق | مناسب للتطبيقات عالية التردد ولكن ليس لتطبيقات الطاقة العالية | مناسب لتطبيقات الطاقة العالية ولكن ليس للتطبيقات عالية التردد. |
الاختلافات الرئيسية بين الترانزستور والثايرستور:
- يمكن أن يتحمل الترانزستور طاقة خرج صغيرة فقط ومن ثمّ يتم تصنيفه “بالواط“. بينما يُظهر الثايرستور قدرة أفضل على إدارة طاقة كبيرة من الترانزستور، فإنّه يتم تصنيفه بالكيلوواط.
- يتكون الترانزستور من (3) طبقات وهي (npn) أو(pnp) بينما يتكون الثايرستور من (4) طبقات، (pnpn).
- عندما يتم استخدام ترانزستورات الطاقة في الدوائر الإلكترونية، فإنّها تقلل التكلفة الإجمالية للنظام، في حين أنّ استخدام الثايرستور في الدوائر يزيد التكلفة. ممّا يجعلها باهظة الثمن.
- لا يُظهر الترانزستور خاصية سعة التيار المفاجئة وبالتالي فهو قادر على التعامل مع المعدل الصغير الوحيد لتغيير التيار. في مقابل ذلك، يُظهر الثايرستور خاصية تدفق التيار وبالتالي يمكنه تحمل معدل تغيير مرتفع نسبيًا للتيار مقارنة بالترانزستور.
- يعمل الترانزستور بسرعة، وبالتالي فإنّه يعرض وقت تشغيل أسرع من وقت الثايرستور.
- دائرة الترانزستور لا تتطلب دائرة تبديل (commutation circuit) ومع ذلك، في حالة تبديل الثايرستور، هناك حاجة إلى دائرة تبديل (thyristor commutation circuit).
- فقدان الطاقة الداخلية في حالة ارتفاع الترانزستور مقارنة بالثايرستور.
- الترانزستورات مناسبة للتطبيقات عالية التردد ولكن ليس لتطبيقات الطاقة العالية، في مقابل ذلك، فإنّ الثايرستور مناسب لتطبيقات الطاقة العالية ولكن ليس للتطبيقات عالية التردد.
