Return to Video

كيف تعمل الترانزستورات - جوكول كريشنان

  • 0:07 - 0:10
    أحدثت أجهزة الحاسوب
    الحديثة ثورة في حياتنا،
  • 0:10 - 0:14
    بقيامها بأداء مهام لم يكن
    من الممكن تصورها منذ عقود
  • 0:14 - 0:17
    وأصبح ذلك ممكنا من خلال
    سلسلة طويلة من الابتكارات،
  • 0:17 - 0:23
    ولكن هناك اختراع أساسي واحد
    والذي يعتمد كل شيء آخر عليه تقريبا
  • 0:23 - 0:24
    وهو اختراع: الترانزستور.
  • 0:24 - 0:25
    إذا ما هو الترانزستور،
  • 0:25 - 0:30
    وكيف يمكن لهذا الجهاز إتاحة كل الأمور
    المدهشة التي تقوم بها أجهزة الحاسوب؟
  • 0:30 - 0:34
    حسناً، أجهزة الحاسوب هي كما الاسم
    في جوهرها تماماً،
  • 0:34 - 0:37
    فهي أجهزة تقوم بحوسبة الإجراءات الحسابية،
  • 0:37 - 0:41
    كانت الحواسب البدائية
    عبارة عن أجهزة عدّ يدوي،
  • 0:41 - 0:42
    مثل المعداد،
  • 0:42 - 0:44
    بينما تضمنت الأجهزة اللاحقة
    أجزاءً ميكانيكية.
  • 0:44 - 0:49
    والسبب في تسميتها حواسيب
    هو قدرتها على تمثيل الأرقام
  • 0:49 - 0:51
    واحتوائها على نظام
    للقيام بالإجراءات الحسابية.
  • 0:51 - 0:53
    تعمل الحواسيب الإلكترونية بنفس الطريقة،
  • 0:53 - 0:55
    ولكن بدلاً من المقاييس المادية،
  • 0:55 - 0:59
    يتم تمثيل الأرقام على شكل
    فولتيات كهربائية.
  • 0:59 - 1:03
    يستخدم معظم هذه الأجهزة "المنطق البولياني"
  • 1:03 - 1:05
    والذي يعتمد على عنصرين فقط،
  • 1:05 - 1:08
    وهما العناصر المنطقية "نعم" و "لا"
  • 1:08 - 1:11
    وتمثل من خلال الأرقام الثنائية "١" و "٠"
  • 1:11 - 1:14
    ويتم تمثيلها على هيئة
    فولتية كهربائية عالية ومنخفضة.
  • 1:14 - 1:18
    ويتم تطبيق المعادلات الرياضية
    من خلال دوائر البوابات المنطقية
  • 1:18 - 1:21
    والتي تنتج مخرجات على شكل واحد وصفر
  • 1:21 - 1:25
    اعتماداً على استيفاء المعطيات
    للشروط المنطقية.
  • 1:25 - 1:29
    تقوم هذه الدوائر
    بتطبيق ثلاث عمليات منطقية أساسية،
  • 1:29 - 1:32
    العطف، الجمع، والنفي.
  • 1:32 - 1:37
    تقوم بوابة العطف بإنتاج
    فولتية كهربائية عالية
  • 1:37 - 1:41
    فقط في حال تلقيها لشحنتين متزامنتين
    من الفولتية الكهربائية العالية،
  • 1:41 - 1:43
    وتعمل دوائر البوابات المنطقية
    الاخرى وفقاً لمبدئ مماثل.
  • 1:43 - 1:47
    ويمكن الجمع بين دوائر
    البوابات المنطقية لأداء عمليات معقدة،
  • 1:47 - 1:49
    مثل عمليات الجمع والطرح.
  • 1:49 - 1:51
    وتتضمن برامج الحاسوب
  • 1:51 - 1:55
    تعليمات لأداء هذه العمليات إلكترونياً.
  • 1:55 - 1:58
    يحتاج هذا النوع من الأنظمة الى
    طريقة موثوقة ودقيقة
  • 1:58 - 2:00
    للتحكم في الدوائر الكهربائية.
  • 2:00 - 2:03
    الحواسيب الإلكترونية القديمة
    مثل حاسوب "اينياك"
  • 2:03 - 2:06
    يستخدم جهازاً يسمى الصمام المفرغ.
  • 2:06 - 2:08
    في صيغة مبدئية، الصمام الثنائي،
  • 2:08 - 2:12
    ويتكون من قطبين كهربائيين
    في وعاء زجاجي مفرغ من الهواء.
  • 2:12 - 2:17
    يسخن القطب السالب ويطلق الالكترونات
    من خلال تزويده بفولتية كهربائية.
  • 2:17 - 2:20
    وفي حال كان القطب الموجب
    في حالة استثارة كهربائية موجبة،
  • 2:20 - 2:23
    تنجذب إليه الإلكترونات،
  • 2:23 - 2:24
    وتكتمل الدائرة الكهربائية.
  • 2:24 - 2:27
    يمكن السيطرة على تدفق
    التيار الأحادي الاتجاه
  • 2:27 - 2:30
    من خلال تزويد القطب السالب
    بمعدلات فولتية متفاوتة،
  • 2:30 - 2:33
    مما يتحكم في معدلات إطلاق الإلكترونات.
  • 2:33 - 2:35
    المرحلة التالية وهي الصمام الثلاثي،
  • 2:35 - 2:38
    والذي يستخدم قطب ثالث يسمى الشبكة.
  • 2:38 - 2:41
    وهو عبارة عن شبكة سلكية تفصل
    ما بين القطب السالب والموجب
  • 2:41 - 2:44
    والذي يمكن للإلكترونات العبور من خلاله.
  • 2:44 - 2:46
    قد يؤدي التحكم بمعدلات الفولتية فيه
    إلى طرد
  • 2:46 - 2:50
    أو جذب الإلكترونات المنبعثة
    من القطب السالب،
  • 2:50 - 2:52
    وبالتالي، تمكين سريع لعملية تحويل التيار.
  • 2:52 - 2:58
    قدرة الصمام الثلاثي على تضخيم الإشارات
    جعلته جزءً هاماً في عمليات الإذاعة
  • 2:58 - 3:00
    والإتصالات بعيدة المدى.
  • 3:00 - 3:05
    لكن وعلى الرغم من هذه التطورات، إلا
    أن الأنابيب المفرغة ضخمة وغير جدير بالثقة.
  • 3:05 - 3:09
    مع ١٨٠٠٠ من الصمامات الثلاثية،
    كان حجم "اينياك" تقريباً كحجم ملعب تنس
  • 3:09 - 3:11
    ويزن ما يعادل ٣٠ طناً.
  • 3:11 - 3:13
    وكانت الأنابيب المفرغة معرضة للتلف،
  • 3:13 - 3:19
    وفي ساعة واحدة، كان يستهلك ما يعادل
    استهلاك ١٥ منزلاً من الكهرباء في يوم واحد.
  • 3:19 - 3:21
    وكان الحل استخدام الترانزستور.
  • 3:21 - 3:24
    فبدلاً من استخدام الأقطاب الكهربائية،
    يتم استخدام أشباه الموصلات
  • 3:24 - 3:27
    مثل السيليكون المعالج مع عناصر مختلفة
  • 3:27 - 3:30
    لخلق الباعث للإلكترون من نوع N،
  • 3:30 - 3:33
    والمجمع للإلكترون من نوع P،
  • 3:33 - 3:35
    ويتم ترتيبها في ثلاثة طبقات متعاقبة
  • 3:35 - 3:37
    ولكل منها طرف موصل معدني.
  • 3:37 - 3:40
    الباعث، القاعدة، والجامع.
  • 3:40 - 3:42
    في هذا الترانزستور النموذجي من نوع NPN،
  • 3:42 - 3:45
    ونظراً لبعض الظواهر في واجهة P-N،
  • 3:45 - 3:50
    يتم تشكيل منطقة خاصة تسمى تقاطع P-N
    بين الباعث والقاعدة.
  • 3:50 - 3:52
    والتي تقوم فقط بتوصيل الكهرباء
  • 3:52 - 3:57
    في حال تم تجاوز حد معين من الفولتية.
  • 3:57 - 3:59
    خلاف ذلك، تبقى الدائرة مغلقة.
  • 3:59 - 4:02
    وبهذه الطريقة، فان التفاوت الصغير
    في الفولتية الكهربائية
  • 4:02 - 4:07
    يمكن استخدامه للتحويل ما بين التيارات
    العالية والمنخفضة.
  • 4:07 - 4:12
    تكمن ميزة الترانزستورات في
    كفاءتها وصغر حجمها.
  • 4:12 - 4:17
    ولأنها لا تحتاج إلى تسخين، فإنها
    أكثر دواماً وأقل استخداماً للطاقة.
  • 4:17 - 4:22
    يمكن الإستغناء عن "اينياك" الآن
    من خلال استخدام رقاقة بحجم ظفر الاصبع.
  • 4:22 - 4:25
    تحتوي على مليارات من الترانزستورات.
  • 4:25 - 4:27
    وتريليونات من العمليات
    الحسابية في الثانية الواحدة،
  • 4:27 - 4:31
    تبدو أجهزة الكمبيوتر في يومنا هذا
    وكأنها تصنع المعجزات
  • 4:31 - 4:32
    ولكن خلف كل ذلك،
  • 4:32 - 4:37
    كل عملية ليست ببساطة إلا نقرة مفتاح.
Title:
كيف تعمل الترانزستورات - جوكول كريشنان
Description:

لمشاهدة الدرس كاملاً:
http://ed.ted.com/lessons/how-transistors-work-gokul-j-krishnan

أحدثت أجهزة الحاسوب الحديثة ثورة في حياتنا، بقيامها بأداء مهام لم يكن من الممكن تصورها منذ عقود. وأصبح ذلك ممكناً من خلال سلسلة طويلة من الابتكارات، ولكن هناك اختراع أساسي واحد يعتمد كل شيء آخر عليه تقريباً، وهو اختراع: الترانزستور. يقوم جوكول كريشنان بوصف الترانزستور وكيف يمكن لهذا الجهاز الصغير إتاحة كل الأمور المدهشة التي تقوم بها أجهزة الحاسوب.

إعداد الدرس: جوكول كريشنان ، الرسوم المتحركة: استوديوهات اوجنبلك.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:54

Arabic subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.