فيديو: نموذج تدريب امتحان الفيزياء • ٢٠١٩ • السؤال الثامن والثلاثون أ

نموذج تدريب امتحان الفيزياء • ٢٠١٩ • السؤال الثامن والثلاثون أ

٠٤:٣١

‏نسخة الفيديو النصية

اشرح سبب أن المعامل 𝛼 𝑒 للترانزستور أقل دائمًا من الواحد الصحيح.

المعامل 𝛼 𝑒 هو نسبة توزيع الترانزستور. وبيساوي شدّة تيار المجمّع مقسوم على شدّة تيار الباعث. ودايمًا شدّة تيار المجمّع بتبقى أقل حاجة بسيطة من شدّة تيار الباعث. وعلشان نعرف السبب في ده، هنحتاج نبصّ لطريقة عمل الترانزستور.

فلو بصّينا على ترانزيستور 𝑛 𝑝 𝑛 على سبيل المثال. فالباعث بيبقى بلورة شبه موصّل من النوع 𝑛. وتركيز الشوائب فيها بيبقى عالي جدًّا. والقاعدة بتبقى عبارة عن بلورة شبه موصّل من النوع 𝑝. وتركيز الشوائب فيها بيبقى أقلّ بكتير من تركيز الشوائب اللي في الباعث. وأخيرًا المجمّع بيبقى عبارة عن بلورة شبه موصّل من النوع 𝑛. وعلشان كده اسم الترانزستور 𝑛 𝑝 𝑛.

ونلاحظ إن الترانزستور عبارة عن وصلتين ثنائيتين؛ واحدة بين الباعث وبين القاعدة، والتانية بين المجمّع وبين القاعدة. وتوصيل بلورة 𝑛 ببلورة 𝑝 بيأدي لوجود منطقة قاحلة بين البلورتين. وبيبقى فيها أيونات موجبة في البلورة 𝑛، وأيونات سالبة في البلورة 𝑝. وده لأن الإلكترونات الحرة اللي في البلورة 𝑛 انتشرت للبلورة 𝑝، والتأمت مع الفجوات اللي في البلورة 𝑝. وده بيكوّن المنطقة القاحلة، سواء بين القاعدة والباعث أو القاعدة والمجمّع. والمنطقة القاحلة دي ما بيبقاش فيها أيّ شحنات حرَّة. وده بيمنع مرور التيار في الترانزستور. لأن مثلًا لو إلكترون حرّ حاول يعدِّي من 𝑛 لِـ 𝑝 عن طريق المنطقة القاحلة، فالأيونات اللي في المنطقة القاحلة هتبطَّؤه وتعكس حركته وترجَّعه تاني للـ 𝑛.

وعلشان نمرَّر تيار في الترانزستور بنوصَّل بطارية بين الباعث والقاعدة، بحيث إن توصيلة الوصلة الثنائية اللي مكوَّنة من الاتنين تبقى توصيل أمامي. وبنوصَّل بطارية بين المجمّع وبين القاعدة. بحيث إن الوصلة الثنائية بين المجمّع وبين القاعدة تبقى متوصَّلة توصيل عكسي. فالتوصيل الأمامي اللي بين الباعث وبين القاعدة هيقلِّل المنطقة القاحلة اللي بينهم. وده هيدِّي فرصة للإلكترونات اللي تركيزها كتير جدًّا في البلورة 𝑛 إنها تروح للبلورة 𝑝. إنما التوصيل العكسي اللي بين المجمّع والقاعدة فده بيأدِّي لأن المنطقة القاحلة اللي بين المجمّع والقاعدة تكبر. فلو بصّينا على الإلكترونات الحرة اللي بتتنقل من الباعث للقاعدة، هنلاقي إن هي دي اللي بتكوّن تيار الباعث.

وناخد بالنا إن اتجاه التيار بيبقى عكس اتجاه حركة الإلكترونات؛ لأن اتجاه التيار بيعبَّر عن اتجاه حركة الشحنات الموجبة، وشحنة الإلكترونات سالبة. فعلشان كده اتجاه التيار عكس اتجاه حركة الشحنات. ولمَّا الإلكترونات بتوصل للبلورة 𝑝 جزء منها بيلتئم مع الفجوات اللي موجودة في البلورة 𝑝. ولكن زيّ ما قُلنا في الأول تركيز الإلكترونات الحرَّة اللي موجودة في البلورة 𝑛 أكبر بكتير من تركيز الفجوات اللي موجودة في البلورة 𝑝. وده بيخلِّي جزء صغيَّر من الإلكترونات اللي اتنقلت من البلورة 𝑛 للبلورة 𝑝 تلتئم مع الفجوات. والإلكترونات اللي بتلتئم دي هي اللي بتكوّن تيار القاعدة. والجزء الأكبر من الإلكترونات لمَّا بيدخل المنطقة القاحلة اللي بين المجمع والقاعدة. وده بيحصل لأن سمك البلورة 𝑝 بيبقى صغيَّر جدًّا فبيسمح للإلكترونات إنها تتغلَّب على قوة طرد الأيونات السالبة اللي موجودة في بداية المنطقة القاحلة.

والأيونات السالبة ما بتلحقش توقَّف الإلكترونات اللي بتمُرّ في المنطقة القاحلة. ولكن لمَّا الإلكترونات تعدِّي جوه المنطقة القاحلة هنلاقي إن قوة طرد الأيونات السالبة مع قوة جذب الأيونات الموجبة بيعجّلوا الإلكترونات إنها تمشي من القاعدة للمجمّع. والإلكترونات دي هي المسؤولة عن تكوين تيار المجمّع. فنقدر من هنا نستنتج إن تيار الباعث جزء منه بيلتئم مع الفجوات اللي موجودة في البلورة 𝑝. وده اللي بيكوّن تيار القاعدة. وجزء بيكمّل للمجمع. وده اللي بيكون تيار المجمع.

يعني نقدر نقول: إن تيار الباعث بيساوي تيار المجمّع زائد تيار القاعدة. فلو عوَّضنا بالمعادلة دي في معادلة 𝛼 𝑒، هنلاقي إن 𝛼 𝑒 بتساوي تيار المجمّع مقسوم على تيار المجمّع زائد تيار القاعد. وده دايمًا بيخلِّي المقام أكبر من البسط بسبب تيار القاعدة اللي بيُضاف على تيار المجمع. وبالتالي 𝛼 𝑒 بتبقى أقل دائمًا من الواحد الصحيح. وزيّ ما قلنا تيار القاعدة المسؤول عنه هو التئام بعض الإلكترونات الحرَّة بالفجوات اللي موجودة في البلورة 𝑝.

ونقدر كده نكتب إجابة السؤال: إنه أثناء انتشار الإلكترونات داخل قاعدة ترانزستور 𝑛 𝑝 𝑛 تُستَهْلَك نسبة منها في مَلء الفجوات لتحدث عملية الالتئام. وبالتالي يكون دائمًا تيار المجمّع أقل من تيار الباعث.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.