الترانزستور أحادي الوصلة - مبدأ عمله، وخصائصه وتطبيقاته

 الترانزستور أحادي الوصلة (Unijunction Transistor) أو UJT ببساطة، يتكون من وصلة PN وحيدة فقط، حيث أنه له مشع (emitter) وقاعدتين (two bases). وهو بين من العناصر الالكترونية شائعة الاستعمال في دوائر توليد النبضات، وعلى عكس الترانزستور العادي لا يُستعمل الـUJT إلا كمفتاح. إذا كنت تريد التعرف على هذا العنصر فتابع معنا هذه المقالة حيث سنقوم باعطاء صورة مفصلة عنه وسنتعرف على بنيته، ورمزه في الدائرة الكهربائية، وخصائصه، وتطبيقاته المختلفة وكذلك مميزاته وعيوبه.

ما هو الترانزستور أحادي الوصلة

الترانزستور أحادي الوصلة عبارة عن عنصر الكتروني شبه موصل له ثلاثة أطراف مثله مثل أي ترانزستور آخر، وهو يعمل كمفتاح تحكم كهربائي فقط لأنه لا يمكن أن يكون إلا في حالتين: حالة الوصيل وحالة الفصل، لذا فهو لا يُمكن أن يعمل كمكبر للإشارة.

بنية الترانزستور أحادي الوصلة ورمزه في الدائرة

يتكون الترانزستور أحادي الوصلة من وصلة PN وحيدة، وهي عبارة عن قضيب من السيليكون نوع N مع وصلتين في طرفيه يشكلان وصلتي القاعدة، وطبقة سيليكون نوع P في منتصف قصيب السيليكون N وهي تشكل مشع الترانزستور.

تكون وصلة المشع أقرب إلى القاعدة B1 منها إلى القاعدة B2. يكون رمز الترانزستور أحادي الوصلة في الدائرة الكهربائية كما تُوضح الصورة التالية حيث أن الرمز على اليمين يُمثل UJT  من نوع P بينما الرمز على اليسار يُمثل نوع N:

كيف يعمل الترانزستور أحادي الوصلة

من أجل فهم أسهل لمبدأ عمل الترانزستور أحادي الوصلة يُمكننا اللجوء إلى دائرته المكافئة الموضحة في الشكل التالي:

كما يظهر لنا من الدائرة المكافئة للترانزستور أحادي الوصلة فإن قضيب السيليكون N عبارة عن مقاومتين هما RB1 وRB2 موصولتين على التسلسل وكذلك دايود D. يُمثل الدايود الوصلة PN.

الجهد المطبق على المشع يُرمز له بـVE، الجهد المطبق على المقاومة المتغيرة RB1 نرمز له بـV1 بينما فرق الكمون المطبق بين القاعدتين B1 وB2 نرمز له بـVBB.

عند تطبيق فرق كمون VBB بين القاعدتين B1 وB2، يصبح الدايود D في حالة انحياز عكسي، وسيكون الجهد المار عبر الدايود مساويا للـ barrier voltage (وهو مقدار القوة المحركة الكهربائية اللازمة من أجل أن تسمح وصلة PN بمرور التيار عبرها وهي 0.7 فولت بالنسبة للسيليكون. وبصراحة لم أجد الترجمة لهذا المصطلح إلى اللغة العربية لذا إذا كنت تعرف يُشرفني أن تخبرني بذلك عبر خانة التعليقات).

إذا ارتفع الآن جهد المشع VE، سيسري التيار IE عبر الدايود D مما يجعل هذا الآخير في حالة انحياز أمامي، وهذا ما يعني مرور العديد من الالكترونات الحرة من المنطقة N إلى المنطقة P فتصغر بذلك المقاومة بين القاعدتين B1 وB2 مما يعني كذلك أن الجهد VB1 المار عبر المقاومة المتغيرة RB1 يتناقص كذلك وهذا وفق العلاقة التالية:

VB = (RB / (RB1 + RB2)) * VBB

المقاومتان الداخليتان يطلق عليهما intrinsic resistance (مجددا لم أجد الترجمة العربية الصحيحة لهذا المصطلح، اذا كنت تعرف سأكون ممتنا إذا أخبرتني عبر خانة التعليقات) ويُرمز لهما بـRBB. يمكن حساب RBB وفق العلاقة التالية:

RBB = RB1 + RB2

(RB1 / RBB) = η

يُستعمل الرمز η للإشارة إلى المقاومة الكلية المطبقة، وبالتالي يتم حساب الجهد VB1 المار عبر RB1 حسب العلاقة التالية:

VB1 = η * VBB

ويكون جهد المشع:

VE = VD + VB1 = 0.7 + VB1

بما أن الدايود D سيكون في حالة انحياز أمامي فإن فرق الكمون بين طرفيه سيكون ثابتا عند 0.7 فولت، بينما تتناقص قيمة الجهد VB1 وبالتالي يتناقص الجهد VE أيضا.

الخصائص الكهربائية للترانزستور أحادي الوصلة

من أجل شرح الخصائص الكهربائية للترانزستور أحادي الوصلة سنقوم بالاستعانة بالرسم البياني التالي:

مصدر الصورة: Electrical Funda Blog

كما نلاحظ من خلال الرسم البياني فإنه يُمكن تقسيم خصائص الترانزستور أحادي الوصلة إلى

مرحلة القطع (Cutoff)

مرحلة القطع هي المرحلة التي لا يتم فيها تطبيق جهد كافٍ على الترانزستور أحادي الوصلة حتى يقوم بتمرير التيار.

مرحلة المقاومة السالبة (Negative resistance region)

تؤدي الزيادة في الجهد VB1 إلى مرور التيار في الاتجاه الأمامي، وعندما يُصبح الجهد المطبق مساويا لجهد القمة (VP) أو (بالإنجليزية: Peak Voltage) يفتح الترانزستور، وبالتالي ينخفض فرق الكمون بين بالمشع والقاعدة B1.

مرحلة التشبع (Saturation)

تشبه خواص الترانزستور وحيد الوصلة في هذه المرحلة خواص الدايود العادي حيث أن كل زيادة في الجهد المطبق تقابلها زيادة في التيار.

يُسمى الجهد في هذه المرحلة بجهد الإنعطاف VV وكذلك التيار يُسمى بتيار الانعطاف IV.

تطبيقات الترانزستور أحادي الوصلة

• مولد نبضات ابرية (Relaxation oscillator)
• دارة مؤقت
• مولد موجات سن المنشار (Sawtooth generator)

مميزات الترانزستور أحادي الوصلة

• سعر منخفض
• يتميز بمقاومة سالبة
• يحتاج إلى تطبيق تيار صغير حتى يفتح
• لا يستهلك الكثير من الطاقة

عيوب الترانزستور أحادي الوصلة

العيب الوحيد للترانزستور أحادي الوصلة هو عدم قدرته على تكبير التيار مما يعني أنه يعمل كمفتاح فقط.

وبهذا نصل إلى ختام مقالتنا هذه والتي تعرفنا فيها على الترانزستور أحادي الوصلة وكيفية عمله إذا كانت لا تزال لديك بعض التساؤلات أو تعتقد بأن هناك بعض النقاط التي غفلنا عن تغطيتها فلا تتردد بإخبارنا بها عبر خانة التعليقات في الأسفل