مقدمة في الإلكترونيات

إلكترونيات

يهتم علم الإلكترونيات بدراسة التغيرات الكهربائية الصغرية وبالأخص تلك التي تنجم عن حاملات الشحنة في أشباه الموصلات.

كانت تكنولوجيا الالكترونيات قد انتشرت قبل ظهور أشباه الموصلات (عصر الصمام المفرغ) إلا أن مكوناتها كانت كبيرة الحجم نسبيا وتحتاج إلى تبريد كما أنها كانت باهضة الثمن حتى جاء عصر أشباه الموصلات ليغير الأحداث من حولنا تماما. اليوم أصبحت العناصر الالكترونية تشارك في كل جزء في الحياة اليومية ومكملا أساسيا في أغلب المجالات والصناعات الهندسية الحديثة.

تتألف المكونات الالكترونية في أبسط صورها من وصلة ثنائية لتشكل ما يسمى باثنائي Diode، أو وصلتين لصنع ما نسميه الترانزستور Transistor، أو أكثر من ذلك.

يطلق مصطلح الوصلة Junction على كل رقاقتين مختلفتين في مادة التطعيم ومتصلتين. مثلا يتألف الثنائي من وصلة PN أي رقاقة شبه موصل ذات أغلبية سالبة وأخرى بأغلبية موجبة. في كل مرة تزاد فيها الوصلات يتم التبديل بينها P-N-P-N وهكذا ويكون عدد الوصلات أقل من عدد الرقاقات المتبادلة بمقدار 1.

يمتلك الثنائي خاصية التوصيل في إتجاه واحد يسمى بالتوصيل الأمامي وهذا ما يجعل منه تطبيقا في مقومات التيار المتردد ودوائر فك التضمين المطالي AM.

كما أن للثنائي وظيفة عملية في غاية الأهمية في بعض الأجهز الإلكترونية الخاصة بنقل الإشارة مثل المرسلات نوع SMART. نلاحظ أحيانا نقطتين بجانب نقاط توصيل القدرة تدعى Test وقد يستغرب البعض كيف يتم توصيل جهاز قياس التيار على التوازي مع هاتين النقطتين وقياس التيار المار في الدائرة دون الحاجة لفصلها ووصل الجهأز على التسلسل. السبب هو أن النقطتين هما ثنائي متصل تسلسليا مع دائرة القدرة وعند وضع الأميتر عليه يفتح الثنائ اليا (بسبب انخفاض الجهد بين طرفيه عن جهد العتبة Vt وبالتالي يمر التيار كليا في الأميتر دون ظهور أي قطع في الدائرة. عند فصل الأميتر يرتفع الجهد بين طرفي الثنائي من جديد سامحا بإعادة مرور التيار كليا عبره.

يتميز الترانزستر بقدرته على تكبير الإشارة المارة بقاعدته وبالتالي يلعب دورا هاما في مكبرات الإشارة، والمجسات.

يمكن تصنيع دوائر إلكترونية غاية في التعقيد والصغر وتجميعها على قطعة واحدة تسمى الدائرة المتكاملة IC. تتألف الدوائر المتكاملة من مواد شبه موصلة تم إعادة تشكيل مجموعة من الثنائيات والترانزسترات وحتى المقاومات، المكثفات والملفات أحيانا عليها بحيث تكون نموذجا متكاملا لدائرة تطبيقية واسعة الاستعمال. يعتبر المعالج الصغري Microprocessor أعظم ما وصلت إليه تكنولوجيا النانو في الدوائر المتكاملة.

لم تعد الالكترونيات مقتصرة على التيار والجهد المنخفض فحسب بل تحتل دورا هاما في شبكات القدرة أيضا. يعتبر نظام القيادة متغير السرعة VSDS خير مثال على ذلك حيث يتم قيادة محركات كهربائية متغيرة التردد (دوائر تحويل الكترونية) بقدرات تفوق 10 ميغاوات وجهود تفوق 6 كيلوفولت. كما أصبح من الممكن ربط شبكات مختلفة التردد فيما بينها بفضل إلكترونيات القدرة.

شاركه على جوجل بلس

عن عبد الرحمن الغصين