الالكترونيات

http://212.26.13.54/mypage/baras/science%20high%20school/3ed%20y/2nd%20term/3/3.doc

الالكترونيات

مقدمة

ما هي الإلكترونيات؟

الإلكترونيات هي العلم والتقنية المختصان بانتقال الدقائق المشحونة في مادة شبه موصلة أو في الغازات أو في الفراغ .

وقد دخلت الإلكترونيات مجال التقنية مع مطلع القرن العشرين الميلادي , حيث استطاع فلمنغ اختراع الصمام الثنائي في عام 1904م وكان هذا الاختراع اللبنة الأولى في علم الإلكترونيات .

وكان الاستخدام الأول للإلكترونيات في مجال الاتصالات الإذاعية في عام 1920م .

وفي عام 1950م حدثت نقلة كبيرة في علم الإلكترونيات , حيث تم اختراع الترانزيستور الذي حل محل الصمام في الدائرة الإلكترونية .

إن الأجهزة الإلكترونية التي نشاهدها بين أيدينا ابتداء من جهاز المذياع والساعة وغيرها , تعتمد في مجملها على تيارات كهربائية متذبذبة تنتج بإحدى طريقتين :

الأولى : عن طريق الصمامات المفرغة ( لا تستخدم الآن ) .

الثانية : عن طريق الأجزاء الصلبة المعروفة باسم الترانزستورات وقد توجد أجهزة تستخدم الصمامات المفرغة والترانزستورات على السواء .

الصمامات المفرغة :

تعتمد الصمامات المفرغة على ظاهرة أساية تسمى الانبعاث الإلكتروني الحراري ( الانبعاث الثرمو أيوني ) حيث إنه أساس عمل جميع الصمامات المفرغة .

إذا تحدثنا عن المعادن فإننا نتذكر وجود الإلكترونات الحرة أو ما يسمى بإلكترونات التكافؤ وهي تقريبا حرة الحركة داخل المعدن , أما لكي تتحرر من سطح المعدن فلابد لها من طاقة , ولإيضاح ذلك تخيل أن الإلكترون خرج من سطح المعدن وأصبح قريبا منه فإن قوى التجاذب الكهروستاتيكية بينه وبين شحنة موجبة على سطح المعدن سوف تعمل على إعادته مرة أخرى , ولن يستطيع الإلكترون الإفلات إلا إذا كان لديه طاقة تكفي للتغلب على قوة التجاذب الكهربائي هذه وتسمى تلك الطاقة دالة الشغل وهي الطاقة التي يستهلكها الإلكترون للقيام بشغل للهروب من سطح المعدن .

وتتناسب الطاقة الحركية للإلكترون طرديا مع درجة حرارة المعدن ولذا فإنه يحدث انبعاث إلكتروني إذا ارتفعت درجة حرارة المعدن إلى درجة الاحمرار , وأول من اكتشف هذه الظاهرة هو الأمريكي أديسون , واستخدمت هذه الظاهرة في صناعة الصمامات المفرغة والتي استخدمت على نطاق واسع في بداية القرن التاسع عشر .

الصمام الثنائي :

كما هو مبين في الشكل (10-11) فإن الصمام الثنائي يعتبر أبسط أنواع الصمامات المفرغة وهو يتكون من عنصرين أساسيين داخل أنبوبة زجاجية مفرغة, العنصر الأول (المهبط) أو الفتيلة كمصدر للإلكترونات , وعادة ما يكون جهده في حدود 5 فولت في التطبيقات العملية .

تنبعث الإلكترونات من المهبط عند تسخينه وذلك إما نتيجة توصيله بفرق جهد مناسب أو بطريقة أخرى كما في شكل (10-2) .

والعنصر الآخر هو المصعد وهو عبارة عن لوح معدني الغرض منه جمع الإلكترونات المنبعثة من المهبط وحيث إن الصمام مفرغ فإن الإلكترونات تتحرك بحرية داخل الصمام ونظرا لوجود فرق جهد بين الفتيلة والمصعد فإن الإلكترونات تنجذب نحو المصعد .

طريقة عمل الصمام الثنائي :

اشتهر استخدام الصمام الثنائي في علميات التقويم حيث يسمح بمرور التيارالكهربائي في اتجاه واحد فقط ولذلك سمي صماما , حيث إن توصيل المصعد بطرف سالب لمصدر كهربائي سوف يجعل الإلكترونات تتنافر معه ولا يسري التيار في هذه الحالة شكل (10-3ب ) ( توصيل عكسي ) بعكس ما إذا وصل كما في الشكل (10-3أ) (توصيل أمامي ) فإن جهد المصعد الموجب يعمل على جذب معظم الإلكترونات المنبعثة وتسريعها نحوه .أي أن الصمام الثنائي يسمح بمرور التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط ذلك عندما يكون جهد المصعد موجبا . ويسمى التوصيل في هذه الحالة توصيلا أماميا .

استخدام الصمام الثنائي في التقويم :

كما رأينا فإن الصمام الثنائي يسمح بمرور التيار في اتجاه واحد , لذلك إذا أدخل عليه تيار متناوب (متردد) وهو تيار متغير الشدة والاتجاه فإن الصمام يسمح بمرور الجزء الموجب فقط , كما هو موضح بالشكل (10-4)أ , ويسمى مثل هذا التقويم تقويم نصف موجي .

ولكي يتم تقويم الجزأين الموجب والسالب (تقويم موجي ) نستخدم لهذا الغرض صمامين , حيث يقوم كل صمام بتقويم جزء من الموجة كما هو في الشكل (10-4)ب.

وهناك استخدامات أخرى للصمام الثنائي غير تقويم التيار , منها الكشف عن الموجات الحاملة عالية التردد في أجهزة الراديو والتلفاز ( أي فصل الموجة الحاملة عن الموجة المحمولة ) . كما يستخدم في رفع الجهد الكهربائي .

الصمام الثلاثي :

إذا وضعت شبكة معدنية بين المصعد والمهبط في الصمام الثنائي ووصلت بمولد كهربائي بحيث يتحكم في جهدنا فإننا نتحكم في عدد الإلكترونات المارة إلى المصعد من خلالها وبالتالي في شدة التيار , وهذا التركيب الجديد هو مايسمى بالصمام الثلاثي كما بالشكل (10-5) .

س: لماذا سمى الصمام الثلاثي بهذا الاسم ؟

نظرية العمل :

تعتبر الشبكة في الصمام الثلاثي قطبا متحكما شديد الحساسية , إذ يمكن بواسطتها التحكم في تيار الصمام عن طريق التحكم في تدفق الإلكترونات من المهبط ويجعل الشبكة هي المتحكمة , لذلك تسمى الشبكة الحاكمة .

ولكي تعرف وظيفة الشبكة وطريقة عمل الصمام حاول أن تجيب عن السؤال التالي :

س : ماتأثير الشبكة عندما يكون جهدها موجبا – سالبا – صفرا .

استخدام الصمام الثلاثي في التكبير ( التضخيم )

يستخدم الصمام الثلاثي في تضخيم الجهد وحسب العلاقة التالية :

معامل التضخيم  = تغير جهد المصعد /تغير جهد الشبكة

أشباه الموصلات :

يعتمد توصيل أي مادة جامدة للتيار الكهربائي على عدد الإلكترونات الحرة في هذه المادة . حيث تصل الكثافة الحجمية للإلكترونات الحرة في الموصلات الجيدة 10 28 إلكترون/ م3 , وفي المواد العازلة 10 7  إلكترون / م3 أما في أشباه الموصلات فيتراوح العدد بين العددين السابقين .

ويعد الجرمانيوم والسيليكون من أهم أشباه الموصلات المستخدمة في التطبيقات الإلكترونية .

تحتوي كل ذرة منهما على أربعة إلكترونات تكافؤ, ولذلك ترتبط كل ذرة مع أربع ذارات مجاورة لها لتكوين روابط تساهمية بين كل ذرتين تعمل على جعل عدد الإلكترونات في المجال الأخير 8 إلكترونات لتحقيق حالة الاستقرار لذرة الجرمانيوم ( أو السيليكون ) ويوضح ذلك الشكل (10-6) وعلى الرغم من وجود أربع إلكترونات في كل ذرة (عدد كبير نسبيا ) فإن ناقليتها للتيار منخفضة . وعند درجة الصفر المطلق تكون الإلكترونات مرتبطة مع ذراتها ارتباطا وثيقا .

ومع ازدياد درجة الحرارة تحصل بعض الإلكترونات على طاقة تكفي للتغلب على طاقة ارتباطها وهذا يؤدي إلى تحررها لتصبح حرة داخل البلورة تاركة خلفها فراغا يطلق عليه اسم الفجوة .

وتكمن أهمية الفجوة في أنه يمكن اعتبارها ناقلة للتيار الكهربائي مثل الإلكترون .

ولإيضاح ذلك .فإننا نتخيل ما يحدث وهو أن إلكترونا في ذرة مجاورة يمكن أن يتحرك ليملأ تلك الفجوة مخلفا وراءه فجوة أخرى ليتحرك إلكترون في ذرة مجاورة أخرى أيضا لملأ تلك الفجوة , وهكذا يمكننا أن نعتبر نظريا أن الفجوة تتحرك بعكس اتجاه حركة الإلكترون كما في الشكل (10-7) .

وعلى ذلك يمكن اعتبار الفجوة تمثل شحنة موجبة مقدارها يساوي مقدار شحنة الإلكترون وتتحرك في اتجاه معاكس لحركة الإلكترون .

الشوائب :

من المعروف أن المادة شبه الموصلة تحتوي على عدد من الفجوات مساو لعدد الإلكترونات الحرة .

ماذا يحدث لو أضيفت إلى عنصر الجرمانيوم النقي (مثلا) كمية قليلة من مادة أخرى تحتوي على خمسة إلكترونات تكافؤ مثل الأنتيمون أو الفسفور أو الزرنيخ ( من المجموعة الخامسة ) ؟

إن ذرة المادة الشائبة الخماسية سوف تحل محل إحدى ذرات الجرمانيوم في بلورة الجرمانيوم وبذلك تشكل أربعة من إلكترونات التكافؤ لهذه الذرة أربع روابط تساهمية مع ذرة الجرمانيوم أو السليكون , بينما يبقى الإلكترون الخامس حرا , وبهذه الطريقة فإن بلورة الجرمانيوم المشوبة على عدد أكبر الإلكترونات الحرة ( عددها يساةوي عدد الذرات الشائبة ) .تسمى البلورة من هذا النوع بلورة موصلة من النوع السالب ورمزها (س) شكل (10-8) .

س: ما هي حاملات التيار الكهربائي في البلورة شبه الموصلة من النوع السالب (س) ؟

ماذا يحدث إذا أضيف إلى البلورة النقية شائبة من مادة تحتوى ذراتها على ثلاثة إلكترونات تكافؤ ( من المجموعة الثالثة ) كالألمونيوم أو البورون ؟

في هذه الحالة عندما تحل ذرة شائبة محل ذرة الجرمانيوم فإن إلكتروناتها الثلاثة سوف تشكل ثلاث روابط تساهمية مع إلكترونات الذرات المجاورة وتبقى الرابطة الرابعة غير مكتملة كما في الشكل (10-9) مما يؤدي إلى تكون فجوة . وبذلك تكون البلورة شبه الموصلة محتوية على عدد أكبر من الفجوات عددها يساوي عدد ذرات المادة الشائبة .

تسمى البلورة من هذا النوع بلورة موصلة من النوع الموجب ورمزها (م)

س : ماهي حاملات التيار الكهربائي في البلورة شبه الموصلة من النوع الموجب (م) ؟

المقوم البلوري شبه الموصل ( الوصلة الثنائية ) :

ماذا يحدث إذا وصلنا بلورة شبه موصلة موجبة بأخرى سالبة ؟

إن الإلكترونات الفائضة في البلورة السالبة (س) سوف تتحرك لتملأ الفجوات الفائضة في البلورة الموجبة (م) , وبذلك ينخفض جهد البلورة الموجبة كنتيجة لانتقال الإلكترونات إليها وتستمر هذه العملية حتى يبلغ فرق الجهد مقدارا معينا بين البلورتين ويتوقف عنده تسرب الإلكترونات من البلورة السالبة إلى البلورة الموجبة وكذلك تسرب الفجوات من الموجبة إلى السالبة .

مثل تلك البلورة تسمى مقوم بلوري أو وصلة ثنائية (م-س) وتركيبها موضح في الشكل (10-10)

نظرية عمل المقوم البلوري :

إن البلورة السالبة (س) تسمى مهبط المقوم البلوري بينما تسمى البلورة الموجبة (م) بالمصعد .

مصعد يحدث لو وصلنا مهبط المقوم البلوري بالقطب السالب للبطارية ووصلنا مصعد المقوم بالقطب الموجب للبطارية ووصلنا مصعد المقوم بالقطب الموجب للبطارية كما في الشكل (10-11) أ و ب .

في هذه الحالة تنجذب الإلكترونات الحرة الموجودة عند مصعد المقوم (م) نحو القطب الموجب للبطارية , بينما تنجذب الفجوات عند مهبط المقوم (س) نحو القطب السالب .

وفي هذه الحالة يمر تيار كبير نسبيا عبر المقوم البلوري ويعد المقوم على هذا الوضع موصلا بما يسمى التوصيل الأمامي , حيث تكون مقاومته منخفضة كما في الشكل

(10-11) وإذا عكس الوضع فإن هذا مايسمى بالتوصيل العكسي (10-12) حيث لا يمر التيار خلاله وتكون مقاومة لمقوم كبيرة نسبيا , ومع زيادة فرق الجهد فإنه عند حد معين يسمى ( جهد الانهيار العكسي ) يحدث مرور للتيار أي يتم التغلب على مقاومة المقوم . لاحظت أن المقوم البلوري ( في الظروف العادية ) يسمح بمرور التيار خلاله في اتجاه واحد لذلك يمكن أن يقوم بنفس عمل الصمام الثنائي السابق شرحه في عملية تقويم التيار المتناوب , وهو بهذه الصفة يشبه المفتاح الكهربائي , حيث يسمح بمرور التيار إذا كان توصيله أماميا , بينما لا يسمح بمرور التيار إذا كان توصيله عكسيا .

للاطلاع فقط

الشكل (10-13) يوضح العلاقة بين شدة التيار المار في المقوم وفرق الجهد بين طرفيه ويلاحظ أنه في حالة التوصيل الأمامي فإن زيادة ضئيلة في فرق الجهد تؤدي إلى مرور التيار في المقوم ( تبلغ 0.2 فولت في المقوم المصنوع من الجرمانيوم , بينما تبلغ 0.7 فولت في المقوم المصنوع من السيليكون ) أما في حالة التوصيل العكسي فإن التيار لا يمر إذا زادت قيمة فرق الجهد ( جـ هـ ) إلى جهد الانهيار العكسي .

واليوم حل المقوم البلوري محل الصمام الثنائي في عملية التقويم في معظم الأجهزة الإلكترونية لعدة أسباب منها :

1.      إن المقوم البلوري أقل استهلاكا للطاقة ومن الصمام الثنائي .

2.      إن المقوم البلوري أصغر حجما وأخف وزنا من الصمام الثنائي .

3.      الصمام الثنائي مصنوع من الزجاج لذلك فهو عرضه للتلف والكسر

ولكن توجد مميزات للصمام الثنائي تكمن في أنه أكثر تحملا للحرارة وأقل تشويشا م المقوم البلوري .

الترانزيستور :

إن اختراع الترانزيستور لأول مرة عام 1948م قد أحدثت ثورة في الصناعات الإلكترونية . فما هو الترانزيستور ؟

إنه عبارة عن وصلة ثلاثية مكون من ثلاث مناطق تختلف فيه المنطقة الوسطي في النوع عن المنطقتين الأخريين , فمثلا يكون (س م س ) أو (م س م ) .

تسمى المنطقة الوسطي بالقاعدة , أما المنطقتان الطرفيتان فتسمى إحداهما الباعث , والأخرى بالجامع الشكل (10-14) ويتم التميير بين الباعث والجامع في الدوئر الإلكترونية بسهم يوضع على الخط الذي يمثل الباعث كما في الشكل (10-15أ) ويكون السهم خارجا من القاعدة إذا كانت الوصلة من النوع ( س م س ) والعكس بالنسبة للنوع ( م س م ) .

وتكمن أهمية الترانزيستور في قدرته على تضخيم الجهد أو التيار أو القدرة الكهربائية .

هناك ثلاث طرق لتوصيل الترانزيستور عند استخدامه في دوائر التضخيم هي :

1.      دائرة القاعدة المشتركة وتستخدم لتضخيم فرق الجهد .

2.      دائرة الجامع المشترك وتستخدم لتضخيم شدة التيار الكهربائي .

3.      دائرة الباعث المشترك وتستخدم لتضخيم القدرة الكهربائية .

للإطلاع فقط :

طريقة توصيل الترانزيستور في وضع القاعدة المشتركة .

يوضح الشكل (10-16) طريقة القاعدة المشتركة بين دراتي الباعث والمجمع وتلاحظ منها :

يوصل كل من الباعث – القاعدة بقطبي المولد (قم1) حيث يشير السهم داخل الترانزيستور إلى الاتجاه الاصطلاحي للتيار وتكون في وضع توصيل أمامي .

توصل دائرة المجمع – القاعدة بقطبي المولد قم2 في اتجاه التوصيل العكسي .

يلاحظ تجريبيا أن أي تغيير في شدة تيار الباعث يقابله تغير مناظر في شدة تيار المجمع ومن ثم يحثد تغير في فرق الجهد بين طرفي الباعث يؤدي إلى تغير أكبر بكثير في فرق الجهد بين طرفي المجمع ( لماذا ) ؟

يعرف معامل التضخيم للترانزيستور على أنه نسبة الجهد الناتج على الجهد الداخل , أي أن :

معامل التضخيم =          م للمجمع × ت للمجمع /        م للباعث × ت للباعث

وحيث إن تيار الباعث يساوي تقريبا تيار المجمع فإن :

معامل التضخيم =          م للمجمع / م للباعث

وحيث إن م للمجمع >> م للباعث فإن معامل التضخيم  > 1

أي أن الجهد الخارج من الترانزيستور يكون أكبر بكثير من الجهد الداخل , كما أنه أيضا يعمل على تكبير القدرة ولكن بمقدار أقل من تكبير الجهد .

الدوائر المتكاملة :

على الرغم مما حققته الترانزستورات للإنسان فإنها لم تكن آخر المطاف بالنسبة للمهتمين في هذا المجال , فقد كانت مجرد بداية انطلاق لما يسمى بثورة الإلكترونيات وقد تلاها ما يسمى بالدوائر المتكاملة . شكل (10-17)

يرمز للدوائر المتكاملة في الأجهزة ب ( IC ) وهي عبارة من مواد شبه موصلة نقية يتم إضافة شوائب إليها بطريقة معينة ودقيقة للغاية بحيث ينتج عن ذلك تكون مكثفات ووصلات ثنائي وغيرها من المقاومات وبقية عناصر الدوائر الكهربائية وذلك في مساحة لا تتعدى مساحة ظفر اليد ( ويتم ذلك بالسماح للشوائب بالانتشار في بلورة شبه موصلة إلى العمق والعرض المطلوبين لتكوين الترانزستورات والمقاومات البلورية والمكثفات والمقاومات المطلوبة )

ويعيب هذه الدوائر أنه لا يمكن فصل مكوناتها عن بعضها بعد تصنيعها , وإذ تعطل جزء منها تعتبر قد تلفت كلها ويجب استبدالها .

ولكنها توفر وزنا وتكلفة ومساحة وحجما عند تصنيع الأجهزة حتى وصل حجم المذياع إلى حجم ساعة اليد .

الاتصالات اللاسلكية :

سوف نتناول في هذا الموضوع كيفية إرسال المعلومات عبر الموجات كما يحدث في المذياع والتلفاز والهاتف المتنقل وغيرها .

وقبل البدء لابد من التعرف على ماهية الموجات الكهرومغناطيسية وكيفية توليدها

 إن الموجات الكهرومغناطيسية هي عبارة عن مجالين متغيرين أحدهما كهربائي والآخر مغناطيسي وينتشران في الفراغ بحيث يكون أحدهما عموديا على الآخر شكل (10-18)

, ويكون محور الانتشار الموجه متعامدا مع محوريهما .

أما السر في كون مثل هذه الموجات تصل إلى مسافة هائلة . هو أن هذين المجالين يولد كل منهما الآخر . فالمجال الكهربائي المتغير يولد مجالا مغناطيسيا متغيرا عموديا عليه , والمجال المغناطيسي المتغير يولد مجالا كهربائيا متغيرا عموديا عليه وبهذه الطريقة تصل مثل هذه الموجات إلى مسافات هائلة ومن أمثلة هذه الموجات الضوء بجميع أنواعه

( مرئي – ليزر – أشعة × - الأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية ... ) موجات الراديو – التليفزيون – الاتصالات اللاسلكية .

ويتم توليد مثل هذه الموجات باستخدام دائرة تسمى الدائرة المهتزة شكل (10-19)أ حيث تولد تيارا عالي التردد فينشأ عنه مجالان متغيران (كهربائي , مغناطيسي ) هي التي نسميها الموجات الكهرومغناطيسية , ويعتمد ترددها على تردد التيار في الدائرة . أما سرعتها فهي سرعة الضوء .

كيفية إرسال الصوت عبر الموجات الكهرومغناطيسية :

في حالة البث الإذاعي عبر محطات الإذاعة وغيرها يتم تحويل الصوت إلى ذبذبة كهربائية ذات تردد يتراوح بين (20-20000) هيرتز, ولكن مثل هذا التردد المنخفض لا يمكن بثه كموجة كهربائية من خلال الهوائي , ولذا يتم تضمين ( تحميل ) هذه الموجات في موجات عالية التردد ( أكثر من 10 ْ هيرتز ) وذلك حتى يمن بثه بكفاءة .

وفي الوقت نفسه يقوم الطرف المستقبل باستقبال الموجة المنقولة عن طريق الهوائي , ثم تتم عملية فصل التيار الصوتي عن الموجة الحاملة .

وحيث أن المعلومات التي نريد أن ننقلها عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية تقع في حيز التردد السمعي ذي التردد المنخفض , فإنها لن تنتشر بكفاءة الترددات العالية نفسها كما قلنا سابقا . لذلك يجب أن تحمل المعلومات ذات التردد المنخفض بواسطة موجة حاملة ذات تردد عال حتى تستطيع الانتشار بكفاءة وتصل إلى مسافات بعيدة .

ولنجعل الموجة الحاملة معبرة عن المعلومات المراد إرسالها فإنه يتم ما يعرف بعملية التشكيل (التضمين) للموجة الحاملة بواسطة المعلومة المراد إرسالها لينتج ما يسمى بالموجة المشكلة (المضمنة) .

وعادة ما تكون الموجة الحاملة موجة جيبية . والشكل (10-19)ب يوضح مثل هذه الموجة والتي يمكن التعبير عنها رياضيا بالعلاقة :

س = س0 جا ( 2 π د ز + ط )

ومن هذه العلاقة نلاحظ أننا يمكن أن نغير سعة الموجة (س0) أو التردد (د) أو زاوية الطور (ط) وذلك بشكل يتناسب مع المعلومة المراد إرسالها وبالتالي فإن هناك ثلاثة أنواع من التشكيل هي :

1- تشكيل السعة AM

(Amplitude Modulation  ) AM

في تشكيل الاتساع فإن سعة الموجة الحاملة المبينة في الشكل (10-20أ) تتغير حسب سعة الموجه المحمولة شكل (10-20ب ) وذلك ليصبح شكل الموجة ( الحاملة والمحمولة) كما في الشكل (10-20جـ ) .

يسمى الخط المنقط غلاف الموجه المشكلة وكما تلاحظ فإنه يأخذ شكل الموجه المحمولة .

2- تشكيل التردد

(Frequency Modulation) FM

وفيه يتم تشكيل التردد حيث يتغير تردد الموجة المحمولة , تأمل الشكل (10-21) ولاحظ الفرق بين تشكيل الاتساع وتشكيل التردد .

3- تشكيل الطور

( Phase Modulation) PM

وفيه يتم تشكيل زاوية الطور للموجة الحاملة (ط) تشكيلا يتناسب مع المعلومة المراد إرسالها .

إزالة التشكيل

لا يمكن لحواسنا السمعية أو البصرية أن تشعر بالموجات الكهرومغناطيسية التي تأتي بالصورة المشكلة التي ذكرناها سابقا , ولجعل ذلك ممكنا فلابد من فصل الموجة الحاملة عن الموجه المحمولة .

وتختلف طريقة فصل الموجتين عن بعضهما باختلاف نظام التشكيل (التضمين) المستخدم (PM, FM, AM) وفمثلا إذا كانت الموجه مشكلة اتساعا فإننا نقوم بنزع غلاف الموجة وذلك باستخدام صمام ( أو وصلة ثنائية ) في حالة التوصيل الأمامي , حيث يقوم بإمرار أجزاء الموجة التي تجعله منحازا في الاتجاه الأمامي , بينما باقي الموجه يتم التخلص منه في أجزاء أخرى من الدائرة .

الألياف الضوئية :

الألياف الضوئية ليست سوى شعيرات رفيعة وطويلة من الزجاج أو بعض أنواع البلاستيك , وفي العادة , توجد الألياف بأعداد كبيرة ضمن كيبل واحد .

وفي هذا النظام , تجرى عملية تضمين كتلك المستخدمة في غيره من الأنظمة اللاسلكية , غير أن الموجة الحاملة هنا تكون موجة ضوئية .

إذا تصل المعلومات المسموعة أو المرئية لجهاز الاستقبال محملة على أمواج ضوئية , ويحتوى المستقبل على كاشف ضوئي يستخلص المعلومات بتحويلها إلى صوت أو صورة.

وأما أبرز مزايا نظام الاتصال بالألياف الضوئية , فهي :

1.   قلة التكلفة , وخاصة بالنسبة للمسافات الطويلة . إضافة إلى سهولة النقل والتركيب بسبب خفة الوزن بالمقارنة مع الأسلاك النحاسية .

2.      نظام الألياف الضوئية محصن ضد التشويش والتداخل .

3.      تتحمل الألياف الضوئية درجات حرارة عالية .

ويعيب الألياف الضوئية صعوبة وصلها ببعضها , إذ يتطلب ذلك وقتا ومهارة , وذلك على العكس من الأسلاك النحاسية التي يمكن وصلها ببعضها بسهولة ويسر .

وأما أهم الاستخدامات العملية للألياف الضوئية , فهي الاتصالات الهاتفية , إذ أثبتت كفاءتها البالغة نظرا لسعتها الكبيرة .

الأسئلة :

س1.ما وظيفة الشبكة في الصمام الثلاثي ؟

س2.ما هي الألياف الضوئية . اذكر مزاياها .

س3.وضح كيفية الحصول على بلورة شبه موصلة من النوع الموجب وأخرى من النوع السالب ؟

س4.أي العبارات التالية صحيح وأيها خطأ ؟ فسر إجابتك .

‌أ-      يتفق المقوم البلوري مع الصمام الثنائي في أن كليهما يمرر التيار في اتجاه واحد فقط .

‌ب- تحتوى البلورة شبه الموصلة من النوع السالب شوائب من مواد خماسية التكافؤ.

‌ج-    عند وصول مصعد المقوم البلوري بالقطب الموجب لبطارية ومهبطه بالقطب السالب لها , فإنه يكون في حالة توصيل عكسي .

س5.        لا يمكن إصلاح الدائرة المتكاملة إذا تعطلت , لماذا ؟

س6.        ماهي الدائرة المتكاملة ؟ وكيف تم تصنيعها ؟ سم عددا من الأجهزة الإلكترونية التي تستخدم فيها ؟

س7.    وضعت إشارة جهدها 2 فولت على شبكة صمام ثلاثي جهدها 3 فولت , فتغير تيار المصعد من 3 ملي أمبير إلى 7 ملي أمبير ,فإذا كانت دائرة المصعد تحتوى على مقاومة مقدارها 10000 أوم , فما معامل تضخيم فرق الجهد في الصمام ؟ (40)

س8.        اذكر سببا لكل ما يلي :

‌أ-      مرور التيار في الوصلة الثنائية (س-م) أو (م-س) عندما توصيلا أماميا .

‌ب- عدم مرور التيار في الوصلة الثنائية (س-م) أو (م-س) عندما توصل توصيلا عكسيا .

‌ج-   مرور التيار عندما توضع بلورة سالبة ملاصقة لبلورة موجبة دون توصيلها بمصدر للتيار .

س9.   استخدم ترانزيستور ( س م س ) كمكبر عندما كان جهد الدخل 0.3 فولت وجهد الخارج 10 فولت ومقاومة الدخل 300 أوم . احسب مقاومة الخارج وشدة تيار الباعث ؟ ( 10 -3 – 10000 )

س10.  إذا كانت مقاومة دائرة الباعث في الترانزيستور 400 أوم و مقاومة دائرة المجمع 240 كيلو أوم . احسب قدرته على التكبير ؟ ( 600)

س11.    ماذا نقصد بكل من المصطلحات التالية : الموجة الحاملة – الموجة المحمولة – الموجة المشكلة .

text-justify: kashida; margin: 0cm 3.5pt