12.1 : الترانزستور ثنائي القطب

تعد الترانزستورات ثنائية القطب (BJTs) عناصر أساسية في الدوائر الإلكترونية، وتلعب دورًا حاسمًا في وظائف مكبرات الصوت والذاكرات والمعالجات الدقيقة. يمكن تصميم هذه الترانزستورات كـ NPN أو PNP بناءً على أنماط المنشطات الخاصة بها. وهي تتكون من ثلاث طبقات: الباعث، والقاعدة، والمجمع. تكوين هذه الطبقات ومستويات المنشطات الخاصة بها - مع شوائب من النوع N أو P - تحدد نوع الترانزستور وخصائصه التشغيلية.

يشتمل هيكل BJT على تقاطعين p-n، مما يشكل تكوينًا يشبه الساندويتش حيث يتم تخدير الباعث بشدة لحقن الحاملات في القاعدة، وهي مخدرة بشكل معتدل ورقيقة جدًا. يضمن هذا التصميم النقل الفعال عبر الجهاز. يقوم المجمع، الذي يكون مخدرًا بشكل خفيف وأوسع، بجمع هذه الناقلات. يعد هذا التصميم ذو الطبقات واستراتيجية التطعيم أمرًا بالغ الأهمية لوظيفة الترانزستور، مما يمكنه من تضخيم الإشارات الكهربائية أو تبديلها بكفاءة.

يشير مصطلح "ثنائي القطب" إلى استخدام كل من الإلكترونات والثقوب كحاملات شحن في تشغيل هذه الترانزستورات على عكس الأجهزة أحادية القطب التي تعتمد فقط على نوع واحد من حاملات الشحن. تعمل آلية الحامل المزدوج هذه على تعزيز مرونة BJTs عبر مجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية.

في الدوائر الرقمية، غالبًا ما يتم استخدام BJTs كمفاتيح لتشغيل أو إيقاف تدفق التيار. إن قدرتها على تضخيم الإشارات في الدوائر التناظرية تجعلها مكبرات صوت لا تقدر بثمن. إن اتجاه تدفق التيار في BJT، المشار إليه بواسطة سهم على رمز الدائرة، يميز تكوين NPN أو PNP الخاص به، ويسلط الضوء على حالة التحيز الأمامي اللازمة لتشغيله. لا يزال ترانزستور الوصل ثنائي القطب عنصرًا حيويًا في الإلكترونيات الحديثة، حيث تمتد تطبيقاته من تضخيم الإشارة إلى التبديل الرقمي.