الفرق بين الدايود والترانزستور Diode vs Transistor

تعريف الصمام الثنائي Definition of Diode:

يتكون الصمام الثنائي “الدايود” من خلال الجمع بين عينتين من أشباه الموصلات أحدهما عبارة عن أشباه موصلات من النوع (P) والآخر من نوع أشباه الموصلات من النوع (N). يُطلق على التقاطع المتشكل من خلال الجمع بين هذين النوعين من أشباه الموصلات اسم تقاطع (PN). تتكون “طبقة النضوب” نتيجة اختلاف تركيز حاملات الشحنة في كلتا المنطقتين.

شرح مبدأ عمل الدايود:

تحتوي أشباه الموصلات من النوع (P) على “ثقوب” كحاملات الشحنة الأغلبية بينما تحتوي أشباه الموصلات من النوع (N) على إلكترونات كحاملات أغلبية. الآن، سيكون سلوك تقاطع (PN) مختلفًا في الوضع غير المتحيز والوضع المتحيز. لنناقش الوضع غير المتحيز أولاً. في الوضع غير المتحيز (unbiased mode)، تتحرك الإلكترونات من المنطقة (N) والثقوب من المنطقة (P) باتجاه التقاطع بسبب تدرج التركيز. ستصل مرحلة عندما لا تنتشر حاملات الشحنة عبر التقاطع. هذه المرحلة تسمى “مرحلة التشبع”.

بعد ذلك، سوف تتحد الإلكترونات والثقوب التي وصلت إلى التقاطع. ونتيجة لذلك، سيتم تقييد حركة ناقلات الأغلبية الأخرى. المنطقة التي تشكلت على هذا النحو تسمى “طبقة النضوب”. سيخلق مجال كهربائي داخلي. لنتحدث الآن عن الوضع المتحيز (biased mode)، عند تطبيق التحيز (biasing)، أي اتصال من النوع (P) سيرتبط بالطرف الموجب والنوع (N) مع الطرف السالب. سيبدأ التيار الأمامي (forward current) بالتدفق من القطب الموجب إلى القطب السالب. عرض منطقة النضوب يتناقص مع زيادة الانحياز للأمام.

وبالمثل، يزداد عرض “طبقة النضوب” مع حالة الانحياز العكسي، في وضع التحيز العكسي (reverse biased mode). التيار الذي يتدفق في الصمام الثنائي هو بسبب ناقلات الشحنة الأقلية. وهذا ما يسمى “بتيار التشبع العكسي” لأنّه يتشبع بعد جهد عكسي معين. ثمّ لا تزداد مع زيادة الجهد العكسي. يزيد التيار العكسي فقط مع زيادة درجة الحرارة.

تعريف الترانزستور Definition of Transistor:

الترانزستور عبارة عن جهاز طرفي ثلاثي يتكون من ثلاث مناطق وتقاطعات. المناطق هي الباعث (emitter) والقاعدة (base) والمجمع (collector). التقاطعان هما “تقاطع القاعدة – الباعث” و”تقاطع المجمع – القاعدة”. هذه المناطق لها خصائص مختلفة، وكلها ذات أحجام مختلفة. الباعث منشط بدرجة كبيرة بحيث يمكن إنشاء المزيد من ناقلات الشحنة؛ القاعدة منشطة قليلاً بحيث لا يتم إعادة تجميع سوى عدد قليل من ناقلات الشحنة هناك ويتم تنشيط المجمع بشكل معتدل.

حجم المجمع أكبر من الباعث والمجمع بينما حجم القاعدة هو الأصغر بين جميع المناطق الثلاث. عرض “طبقة النضوب” بين المجمع والقاعدة أكبر من عرض “تقاطع القاعدة – الباعث”. يتم توصيل الباعث والقاعدة بالبطارية بطريقة تعمل في وضع متحيز للأمام بينما المجمع والقاعدة متصلان بالبطارية بطريقة تصبح متحيزة بشكل عكسي. لذلك، سوف تتدفق ناقلات الشحنة الأغلبية من الباعث إلى القاعدة ثمّ من القاعدة إلى المجمع. كلما زاد حجم المجمع، زاد عدد حاملات الشحنة التي يجمعها وسيحدث تبديد الحرارة بسهولة أيضًا.

الفرق بين الصمام الثنائي والترانزستور:

أحد الاختلافات الرئيسية بين الصمام الثنائي “الدايود” والترانزستور هو أنّ الصمام الثنائي يحول التيار المتردد إلى تيار مستمر بينما ينقل الترانزستور إشارات الإدخال من دائرة المقاومة المنخفضة إلى دائرة المقاومة العالية. يُعرف الصمام الثنائي أيضًا باسم “الصمام الثنائي البلوري” لأنّه يتكون من بلورات “السيليكون أو الجرمانيوم”. وهو عبارة عن جهازين طرفين يبدأن في التوصيل عندما يكون الطرف الموجب للإمداد متصلاً بالمنطقة من النوع (p)، والطرف السالب متصل بالمنطقة (n) من الصمام الثنائي.

على العكس من ذلك، فإنّ الترانزستور عبارة عن جهاز ثلاثي الأطراف يمرر التيار من منطقة مقاومة عالية إلى منطقة مقاومة منخفضة. تعبر كلمة الترانزستور نفسها عن وظيفتها، وكلمة الترانزستور مشتقة من كلمتين، النقل (Transfer) والمقاومة (Resistor). وبالتالي، فهو يعتبر جهازًا ينقل المقاومة من منطقة إلى أخرى.

جدول المقارنة بين الدايود والترانزيستور:

هناك بعض العوامل التي تميز هذين الجهازين مثل منطقة النضوب والتطبيقات وما إلى ذلك. سنناقش كل هذه العوامل بمساعدة جدول المقارنة:

أسس المقارنة	الدايود	الترانزيستور
التعريف	الصمام الثنائي هو جهاز ذو طرفيان يسمحان للتيار بالمرور في اتجاه واحد فقط.	الترانزستور هو جهاز ثلاثي الأطراف يسمح للتيار بالتدفق من منطقة مقاومة عالية إلى منطقة مقاومة منخفضة
التشكيل	يتم تشكيلها من خلال دمج أشباه الموصلات من النوع (P) مع أشباه الموصلات من النوع (N).	يتم تشكيلها عن طريق وضع طبقة من مادة من النوع (P) أو نوع (N) بين مادتين من النوع (N) أو النوع (P) على كلا الطرفين.
رمز الدائرة
طبقة النضوب	يتم تشكيل منطقة نضوب واحدة فقط.	يتم تشكيل منطقتين نضوب.
عدد الوصلات	تقاطع واحد فقط بين أشباه الموصلات من النوع (P) والنوع (N).	يتم تشكيل تقاطعات واحدة بين الباعث والقاعدة والأخرى بين القاعدة والمجمع.
الأطراف	اثنان “الأنود والكاثود”.	ثلاثة “باعث وقاعدة ومجمع”.
التحويل	غير منضبط.	خاضع للسيطرة.
يعتبر	يمكن اعتباره مفتاح.	يمكن اعتباره مفتاحًا أو مكبر للصوت.
الأنواع	الصمام الثنائي التقاطع (Junction)، الصمام الثنائي الباعث للضوء (Light emitting)، الثنائيات الضوئية، الثنائيات شوتكي (Schottky)، النفق (Tunnel)، (Veractor)و(Zener diode).	الترانزستور ثنائي القطب وترانزستور تأثير المجال (Field Effect).
التطبيقات	المعدل (Rectifier)، الجهد المزدوج (voltage double)، المقص (clipper).	مضخم (Amplifier)، المذبذب (Oscillator).

شرح الاختلافات الرئيسية بين الصمام الثنائي والترانزستور:

• الصمام الثنائي عبارة عن جهاز شبه موصل يسمح للتيار بالتدفق في اتجاه واحد فقط، بينما يقوم الترانزستور بنقل المقاومة من منطقة المقاومة المنخفضة إلى منطقة المقاومة العالية.

• يستخدم الصمام الثنائي لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر أو للتصحيح بينما يستخدم الترانزستور بشكل أساسي للتضخيم وكمنظم.

• يحتوي الصمام الثنائي على طرفين هما الأنود والكاثود، القطب الموجب هو الطرف الموجب والكاثود هو الطرف السالب للديود. يحتوي الترانزستور على ثلاث محطات؛ هم الباعث والمجمع والقاعدة.

• الصمام الثنائي هو نوع من التبديل غير المنضبط بينما الترانزستور هو مفتاح متحكم فيه.

• يتم تصنيف الترانزستور بشكل أساسي إلى نوعين، أي ترانزستور الوصل ثنائي القطب والترانزستور ذو التأثير المجالي. يستخدم (BJT) الإلكترونات والثقوب كحاملات شحنة، و(FET) هو ترانزستور أحادي القطب. يحتوي الصمام الثنائي على العديد من الأنواع، على سبيل المثال، الثنائيات الضوئية، (Zener Diode ،Tunnel Diode ،Varactor Diode).

• النوع (P) و(N) هما منطقتان من الصمام الثنائي. الثقوب هي حاملات الشحنة الأغلبية في المنطقة (P) والإلكترونات هي حاملات الشحنة الأغلبية في المنطقة (N) من الصمام الثنائي. يحتوي الترانزستور على ثلاث مناطق، وهي الباعث والقاعدة والمجمع. من بين المناطق الثلاث، القاعدة هي أصغر منطقة، والمجمع هو أكبر منطقة في الترانزستور.

• يحتوي الصمام الثنائي على طبقة نضوب واحدة فقط بين النوع (P) والنوع (N) بينما يحتوي الترانزستور على طبقتين نضوب، واحدة بين منطقة الباعث والقاعدة، والأخرى بين القاعدة ومنطقة المجمع.